Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
En rapport från .SE
av Fredrik Gunger och Olof Hagsand
Olof Hagsand
KTH
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Fredrik Gunger
.SE
Innehållsförteckning
1
Introduktion
1.1
1.2
1.3
3
Syfte
Sammanfattning
Om .SE
3
3
3
2
Metod
4
3
Varför IPv6 behövs
5
IPv4 och IPv6
Internet of Things
Privata nät och VPN
Scenario
5
7
8
8
3.1
3.2
3.3
3.4
4
Fordonsindustrin
4.1
4.2
4.3
5
10
Källa
Vision
Adressbehov
10
10
10
Intelligenta hem
5.1
5.2
5.3
6
12
Källa
Vision
Adressbehov
12
12
13
Logistik
6.1
6.2
6.3
7
14
Källa
Vision
Adressbehov
14
14
15
Slutsatser
7.1
7.2
16
Visionen
Hot mot visionen
16
16
8
Förkortningar & ordförklaring
18
9
Referenser
19
Sida 2 av 19
Olof Hagsand
KTH
1
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Introduktion
Det är allmänt känt att adressrymden i IPv4 är på väg att ta slut. .SE och många andra
aktörer har uppmuntrat användningen av IPV6, men utnyttjandet har hittills varit
lågt.
Från början var Internet teknikstyrt och nya protokoll var inget större problem att
införa, men i och med Internets breda spridning till allmänheten har styrningen blivit
kundcentrerad. Därför blir behovet av IPv6 gång på gång ifrågasatt med argumentet
att allting fungerar idag, och varför skulle vi ändra ett vinnande koncept?
Men om man blickar framåt kan man se många utvecklingar för IP-baserade nät. En
intressant utveckling är visionen ”Internet of Things” där tyngdpunkten av nätverken
förskjuts från människor och data till ett stort antal små enheter som kan
kommunicera inbördes. För att koppla upp och adressera ett så stort antal enheter
behövs en markant större adresseringsrymd än vad dagens IPv4 klarar av. Man kan lösa
detta adresseringsproblem på flera olika sätt.
Vi frågar oss därför om en lösning baserat på IPv4 kan användas adresseringsproblemet
till trots.
1.1
Syfte
Syftet med denna undersökning är att ge en enkel inblick av IP-adressbehovet i Sverige
inom en överskådlig framtid, tre till fem år. Vi har valt att basera undersökningen på
”Internet of Things” scenariot, för att utröna olika branschers visioner av antalet
uppkopplade enheter.
1.2
Sammanfattning
Framtiden erbjuder enorma utvecklingsmöjligheter för Internet i takt med att bandbredd sjunker i pris och enheter även i storlek och energikonsumtion. Istället för att
använda Internet i jobbet och hemma så går utvecklingen snarare mot att Internet
finns precis överallt genom att vi börjar koppla upp mycket enheter.
På kort sikt kommer många nya enheter att levereras av en leverantör och ha ett
abonnemang knutet till sig. Detta är bra för leverantören men kunden drabbas snabbt
av bristande flexibilitet, bland annat eftersom det inte är säkert att kundens olika
enheter kan kommunicera med varandra.
Genom användning av standardiserade protokoll och istället öppna upp för direkta
kommunikationskanaler kan enheter kommunicera på en geografiskt lokal nivå. Detta
minskar bland annat energikonsumtion och det globala bandbreddsbehovet – båda
vilka medför lägre kostnader för både kund och leverantör. För kommunikation på en
lokal nivå samtidigt som det försäkras att informationen obehindrat kan utbytas
globalt behövs en infrastruktur som går i linje med End-to-End-argumentet.
Därför behövs IPv6.
1.3
Om .SE
Stiftelsen för Internetinfrastruktur (.SE) ansvarar för Internets svenska toppdomän, .SE.
Kärnverksamheten är registrering av domännamn samt administration och teknisk
drift av det nationella domännamnsregistret under .se. .SE är en oberoende
allmännyttig organisation som verkar för en positiv utveckling av Internet i Sverige.
Sida 3 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
2
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Metod
Diskussion har förts med visionärer från olika branscher om deras behov av uppkopplade enheter inom tre till fem år. Vid varje diskussion har en enkel vision utformats
och utifrån den har genomslaget av uppkopplade enheter uppskattats. Diskussionerna
har kompletterats med statistiska fakta från bland andra Statistiska centralbyrån för att
öka precisionen i uppskattningarna.
Branchföreträdare har kontaktats men utfallet är långt ifrån heltäckande. Det har varit
svårt att få jämförbara visioner, generaliteten av visionerna har också varierat, en del
har varit mer specifika än andra.
Områdena överlappar till viss del varandra och utgörs av:
•
•
•
•
•
•
•
•
Bil- och lastbilsindustri
Professionell logistik
Reklam
Kommunaltrafik
Intelligenta hem
Fastighetsförvaltning
Övrig teknisk förvaltning
Sjukvård
Områdena har undersökts individuellt och i de fall kontaktpersoner funnits och
branschen ställt upp med tid för diskussion presenteras resultat från detta i separata
kapitel senare i dokument. Dessa kapitel är upplagda för att ge en snabb överblick vad
området handlar om, vem som har varit kontakt för diskussionen och en sammanställning av vad som finns i dag för att sedan gå över till visioner om vad som är på väg
inom området. Slutligen sammanställs hur stort behovet av adresser uppskattas vara
inom fem års tid.
Sida 4 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
3
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Varför IPv6 behövs
På besök under GSMA Mobile World Congress i februari i år uttalade sig Ericssons
VD Carl-Henrik Svanberg om att det kommer att finnas 50 miljarder uppkopplade
mobila enheter år 2020. Han sa även att allt som har en fördel av att vara uppkopplat
kommer att kopplas upp.
Enligt Förenta Nationernas rapport om utvecklingen av jordens befolkningsmängd så
har jorden år 2020 färre än åtta miljarder invånare. Av detta vet vi att Svanberg pratar
om fler än 5 mobila enheter per invånare på jorden. Även om vi tänker oss scenariot
där hela planetens befolkning har mobiltelefon och dator så vet vi att Svanberg pratar
om helt andra kategorier av mobila enheter.
På väg ut på marknaden ser vi flera typer av smarta enheter, några av dem omnämnda i
denna rapport. I takt med att priset sjunker på uppkoppling såväl som själva enheterna
så överväger allt fler företag möjligheterna med ständigt uppkopplade enheter hos sina
kunder.
3.1
IPv4 och IPv6
IPv4 som används på Internet idag har flera gånger utmanats i sin ursprungliga design.
Vid varje sådant tillfälle har IP hittills klarat utmaningen och har idag en självklar roll
som universal förmedlare av information mellan applikationer.
En av dagens utmaningar för IPv4 är dess begränsade adressrymd som sätter en gräns
på det antal publika adresser som kan användas och därmed på användbarheten av
teknologin i sig. Detta gäller framför allt nya framväxande applikationsområden.
Sedan nittiotalet har ett flera tekniker utvecklats för att åtgärda eller kringgå adressrymdsproblemet. IPv6 erbjuder en fullständig lösning på detta eftersom IPv6 adressen
är 128-bitar lång.
IPv6 är också designat för att erbjuda en begränsad form av autokonfigurering. En hel
del arbete pågår för närvarande för att öka graden av autokonfigurering inom IP-nät i
allmänhet där andra lösningar (exempelvis PnP) har kommit längre.
Oavsett om Svanberg har riktigt rätt siffror eller inte så pratat han om 50 miljarder
mobila enheter. Utöver dessa kommer det fortfarande att finnas många fast uppkopplade enheter kvar. Om vi föreställer oss att över 50 miljarder enheter delar på de
4 miljarder IP-adresser som IPv4 erbjuder så kommer vi i snitt att koppla upp fler än
10 enheter per IP-adress.
Att fortsätta med IPv4
Vid första anblicken kan siffran inte tyckas vara så farlig. Men den bli högre eftersom
många enheter av tekniska och/eller praktiska skäl kommer att ha en egen publik IPadress. Egentligen finns i adressrymden för IPv4 nästan 4,3 miljarder adresser, men
många av dem kommer av tekniska skäl inte att kunna utnyttjas.
I figur 1 finns en grafisk representation av hela Internets IPv4-adressrymd. IETFreserverade adressblock utgör cirka 14%. Det finns argument för att använda delar av
dem som publika adresser, men innan vi kan göra det måste vi åtminstone säkerställa
att varje router på hela Internet godtar dem som vanliga adresser!
Bland figurens oannonserade (röda) adressblock kan det finnas ytterligare adresser att
hämta, men för att på ett säkert sätt kunna dela ut dem måste det bekräftas med deras
respektive ägare (i många fall flera tusentals) att adresserna inte längre används.
Dessa två vägar för att frigöra fler IPv4-adresser har tillsammans en potential för att
kunna frigöra nästan en miljard IP-adresser. Om vi kan utföra de omskriva åtgärderna
fullt ut och vi fortsätter att allokera IP-adresser i den takt vi gör idag så skulle detta
göra att vi kan fördröja nödvändigheten i övergång till IPv6 med ungefär sex år.
Sida 5 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Men att uppgradera alla routrar (i mjukvara eller eventuellt i hårdvara) och försöka
kontakta alla ägare av oannonserade adressblock skulle kosta långt mer än att bara
aktivera IPv6, som det faktiskt redan finns utvecklat stöd för på de flesta plattformar.
Dessutom skulle åtgärderna sannolikt ta längre tid att utföra än dessa sex år vi ”tjänar
in” tills IPv4-adresserna är utdelade.
Figur 1.
En grafisk form av hela dagens IPv4-adressrymd.
Källa: IPv4 Address Report ( http://www.potaroo.net/tools/ipv4/ )
Datum: 2009-06-23
”IETF” är definierade specialadresser i IPv4.
”Advertised” står för adressblock som används och
”Unadvertised” är utdelade adressblock som ändå inte används.
”RIR_Pool” är adressblock som är på väg att delas ut,
”IANA” står för adressblock som fortfarande inte är utdelade.
Om vi inte snart väljer att påbörja och förbereda för en övergång till IPv6 så kommer
vi tvingas konstruera allt större VPN för att stödja nya enheter. VPN kräver mycket
konfiguration i jämförelse att ge enheter publika IP-adresser. Avsaknaden av IPv6 på
bred front kommer inom en inte allt för avlägsen framtid att begränsa utvecklingen av
såväl nya produkter som Internet.
Utöver det så har även många protokoll en stor fördel med att enheter har en egen
publik IP-adress, framförallt SIP och peer-to-peer-teknologi. Den senare som kan
användas till väsentligt mycket mer än olaglig fildelning.
Världen – något större än Sverige
Att Sverige normalt är en så liten del av världsmarknaden gör att det är mycket svårt
att motivera för att gå över till IPv6 i Sverige bara sett till siffror. Men det finns, precis
som inom andra tekniska områden, stor anledning att ligga i framkant med
utvecklingen:
•
Inkörningsperiod
Även om IPv6 är ett färdigt protokoll behövs en bred spridning innan vi börjar
förutsätta att operatörernas IPv6-konfiguration fungerar likvärdigt med dagens
IPv4.
Sida 6 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
•
•
•
3.2
Hönan och ägget
Det har länge hetat att IPv6 aktiveras när kunderna efterfrågar det. Om operatörer väntar med IPv6 tills det efterfrågas har de ingen chans till inkörningseller testperiod innan kunder irriterar sig på att deras nya IPv6-tjänst inte
fungerar.
Nya produktmöjligheter
Genom att använda IPv6 kan vi erbjuda (snudd på) obegränsade mängder IPadresser och företag kan utveckla sensornätverk, adressera elmätare hos kunder
eller erbjuda ett modulbaserat larmsystem som inte kräver någon fastighetsinstallerad larmcentral.
Sverige som föregångsland
Om Sverige har goda erfarenheter av IPv6-övergång på bred front så kommer
många operatörer runt om i världen att vända sig till oss och efterfråga vår
expertis.
Internet of Things
Ett framväxande användningsområde för nätverksteknologi är ihopkopplingen av alla
de elektroniska enheter som redan finns tillgängliga i vår omgivning. Denna vision
kallas ibland för ”Internet of Things” eller ”Sakernas Internet”. [1][2]
Visionen ”Internet of Things” utgår från dagens Internet som består av människor och
data men som utvecklas mot massiv uppkoppling av mindre och mindre enheter.
Utvecklingen som redan börjat med exempelvis RFID-teknologi (exempel är skidliftar
och pass) fortsätter i takt med framsteg inom ett flertal forskningsområden, exempelvis
trådlösa sensorer och nanotekonologi.
Utveckling inom standardisering och kommersialisering är nödvändig för att visionen
ska bli verklighet. Inom kommunikationsområdet behövs till exempel mer automatiska metoder för självkonfigurering av stora mängder av enheter. Trots flera framsteg inom DHCP och IPv6 kräver IP fortfarande en hel del manuell konfigurering. Ett
annat område är integritet och andra säkerhetsaspekter som kan vara avgörande för
acceptansen av teknologin.
Inom ett kortare perspektiv är kostnadsaspekter viktiga. Trådlös access är nödvändigt
för att undvika dyr fiber- eller kabelinstallation.
IP-adressering och användande av Internet kan reducera kostnader eftersom det är ett
väldefinierat och sätt att sammankoppla många olika enheter i samma system. Alla
uppkopplade enheter kan sedan dela på en Internetanslutning ut från bostaden,
kontoret eller bilen.
Till exempel kan fordon, belysningsenheter, övervakningsenheter, temperatursensorer
och fuktsensorer tilldelas egna IP-adresser och kunna kommunicera mellan varandra på
ett öppet sätt. Ett axplock av exempel som dykt upp i denna undersökning är:
•
•
•
•
•
Bättre energistyrning i kontor och bostäder
Läckagelarm till fastighetsförvaltare långt innan fuktskador uppstår
Byte av reklam i reklamskyltar på distans
Automatisk rapportering av trasiga gatlyktor till ägaren
Sjukvårdsdiagnos på distans
En förutsättning för att denna utveckling ska inträffa är att kostnaden för att koppla
upp enheterna är låg. Detta leder till nya tjänster och nya produkter som utnyttjar de
nya kommunikationsmöjligheterna. Vilket i sin tur leder till minskade kostnader ur
ett samhällsperspektiv.
Sida 7 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
3.3
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Privata nät och VPN
En annan metod är att skapa privata nätverk med egna adressrymder, och låta uppkoppling mot publika nät ske med hjälp av adressöversättning (NAT). Ofta kombineras NAT med en brandvägg för att skydda det privata nätet mot attacker utifrån.
NAT ger i dessa fall ett visst skydd mot direkta attacker eftersom de privata adresserna
inte är direkt åtkomliga utifrån.
De privata nätverken går att utöka att bli i princip hur stora som helst. En vanlig
teknik är att upprätta ett så kallat Virtual Private Network eller VPN. Ett VPN
använder sig av delade (virtuella) kommunikationskanaler via publika nätverk. Det gör
att man kan hålla ner kostnaden för en anslutning mellan exempelvis två kontor
eftersom det oftast är mycket billigare än att hyra eller dra egen kabel.
En stor del av dagens kommunikationsnät är privata som använder NAT- och VPNteknik. Därför blir resonemanget om IPv6 behövs eller inte beroende av hur framtidens
lösningar utformas.
Om trenden att använda NAT och VPN utvidgas, kan man se en utveckling mot
stängda lösningar där näten blir mer fragmenterade och där enheterna inom olika
nätverksöar bara i undantagsfall kan kommunicera mellan varandra. IPv6 har i det
scenariot en mer begränsad roll.
Om däremot utvecklingen går mot öppna nätverk där enheterna kan kommunicera
direkt med varandra behövs det fler publika adresser och det blir då svårare att hitta
alternativ till IPv6. Det är alltså det publika adressbehovet, snarare än antal uppkopplade enheter som är den intressanta faktorn.
Men NAT-teknik förutsätter en kommunikationsmodell som går ut på att enheter
inom det privata nätet initierar en kontakt med enheter med publika adresser. För
direkt kommunikation mellan enheter (peer-to-peer) fungerar inte kommunikationsmodellen, utan kommunikationen måste ta omvägar via publika punkter i näten. På
detta sätt behöver exempelvis peer-to-peer fildelning eller peer-to-peer telefoni gå via
en publik server för att förmedla kommunikationen mellan två privata nät bakom
NAT. Dessutom krävs ofta speciella NAT-traversal-tekniker för att etablera ett
kommunikationskoppel på detta sätt.
Men även om VPN kan vara geografiskt stora är de fortfarande privata nät och måste
adressöversättas för att kommunicera med publika enheter. Kommunikation mellan
två VPN följer därför också i de flesta fall NAT-problematiken.
3.4
Scenario
Anta att två små enheter i ”Internet of Things” visionen befinner sig fysiskt nära
varandra, exempelvis i samma bil, men är produkter från två olika företag. I enlighet
med hur dagens nät ofta konstrueras antar vi även att de är med ett varsitt VPN som
styrs av två olika huvudkontor i två olika delar av världen.
Om den ena enheten ska kommunicera med den andra behöver kommunikationen ta
en komplicerad omväg illustrerad i figur 2. Nämligen via VPN över en publik mobilsystemsradiolänk till en central kommunikationserver för det ena företaget, via NAT
till Internet, via ny NAT till det andra företagets kommunikationscentral, ut via
(kanske) samma radiolänk men med annat VPN till den andra enheten. På Internet
kan trafiken dessutom byta land flertalet gånger innan trafiken går in i det andra
företagets VPN och kommunikationen krävs dessutom också en komplicerad NATtraversal-teknik.
Som alternativ kan man tänka sig att de två enheterna kommunicerar direkt med
varandra. Denna lösning är den naturliga, mest flexibla och den med mest utvecklingspotential. Men om detta ska vara möjligt krävs öppna kommunikationssnitt och
adresserbarhet.
Sida 8 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Fredrik Gunger
.SE
Internet
Företags-VPN 2
Företags-VPN 1
Figur 2.
En möjlig, om än inte så smidig, väg för kommunikation mellan två
enheter inom samma bil.
Sida 9 av 19
Olof Hagsand
KTH
4
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Fordonsindustrin
Inom fordonsindustrin talas det mycket om telematik vilket direkt översatt innebär
fjärrmätning. Vad som mäts kan vara allt från GPS-koordinater till vibrationer i ett
lager, partikelinnehåll i motoroljan eller om någon av krockkuddarna lösts ut.
Mätvärden från många fordon samlas på en central plats av en telematikleverantör för att
bearbetas. Utifrån mätvärdena kan sedan lämpliga åtgärder vidtas.
4.1
Källa
Kontakt för fordonsindustrins telematik är företaget WirelessCar [7] som levererar
telematiklösningar till bland annat Volvo och BMW. De använder idag VPN via
GPRS för att koppla upp fordon och privata IP-adresser för adressering.
4.2
Vision
Stort inom produktifiering av fordonstelematik är automatiska nödsamtal, så kallade
e-call. Det innebär en knapp i bilen för att ringa ett nödsamtal med bilens handsfree,
men också att bilen automatiskt larmar efter räddningsfordon och ringer nödsamtal om
bilen har voltat, en airbag har löst ut eller liknande. Andra tjänster som utvecklas är
spårning och successiv hastighetsbegränsning för att försvåra vårdslöst framförande vid
händelse av fordonsstöld.
Ett annat stort område är Location Based Services som innebär att fordonen får tillgång
till platsbaserad information som exempelvis matställen och bensinstationer längs
vägen såväl som vädret dit man är på väg men även mer generell information som
aktiekurser, nyheter och bränslepriser. Även vanliga kontorsapplikationer som adressbok och e-post kommer bli vanligare och allt kan även kombineras med koppling till
sociala nätverk på Internet.
Genom att dela med sig av data till andra fordon kan de tillsammans bilda ett slags
mobilt sensornätverk. Då kan exempelvis fordon som befinner sig bakom en kurva eller
krön bli förvarnade om plötslig köbildning eller i förväg veta om hala körförhållanden
på en vägsträcka.
En annan stor fördel med att mäta parametrar i fordonet är att du kan bli påmind om
när det är dags för service. Idag baseras serviceintervall på tid och fordonets mätarställning, genom att istället mäta rätt saker kan behovet av service baseras på verkliga
parametrar. Försiktigt körda bilar kan behöva service mer sällan liksom rätt mätteknik
kan minska oförutsedda servicebehov eftersom sensorer kan mäta exempelvis slitage i
lager eller motoroljans kvalité.
För att uppnå en större grad av modularitet kan publika adresser införas eftersom det
kan möjliggöra för fordon längs en väg att direkt prata med varandra. Det gör också
enklare att koppla upp fler saker i bilen som egen dator, musik- eller underhållningsanläggningar om dessa direkt kan få en egen publik IP-adress för att kommunicera.
4.3
Adressbehov
För de senaste tio åren har genomsnittet för antalet nyregistrerade fordon i Sverige
varit cirka 350 000 personbilar 1 respektive 8 000 kommersiella fordon som exempelvis
lastbilar eller bussar. [3] På grund av sämre framtidsprognoser förväntas nyregistreringen på personbilsmarknaden sjunka till cirka 160 000 för 2009 och om eller när
marknaden vänder är ovisst.
1
Personbilar inkluderar även lätta lastbilar med en totalvikt upp till och med 3,5 ton.
Sida 10 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Fredrik Gunger
.SE
På personbilsmarknaden är cirka 20% ”premium”-bilar som kommer få telematiksystem innan andra bilar. Övriga bilar kan klassas som ”price”-bilar som alltså kommer
få telematiksystem senare. För kommersiella fordon är marknaden något annorlunda
eftersom företag snabbare kommer att inse fördelen med att koppla upp sina fordon.
För de närmaste åren räknar vi med en årsförsäljning av:
•
•
•
128 000 bilar i kategorin ”price”
32 000 bilar i kategorin ”premium”
8 000 kommersiella fordon
En enklare prognos för hur införandet av telematik inom respektive kategori kommer
att utvecklas finns i figur 3. Sammanfattningsvis innebär det att cirka 150 000 fordon
på svenska vägar kommer att innehålla telematiksystem om fem år.
Inom överskådlig framtid kommer all kommunikation ske genom samma IP-adress för
hela fordonet. Alltså blir även adressbehovet 150 000 IP-adresser. Kommunikationen
kommer tills vidare att ske inom VPN vilket alltså innebär att privata IP-adresser
används.
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
År 2010
År 2011
”Premium”
Figur 3.
År 2012
”Price”
År 2013
År 2014
Kommersiella fordon
Diagram med procentuell prognos för telematik i nyproducerade bilar
de närmaste fem åren.
Sida 11 av 19
Olof Hagsand
KTH
5
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Intelligenta hem
I Sverige finns dryga 4 miljoner hushåll fördelade till ungefär hälften småhus och
hälften lägenheter. [4] Det är när Sveriges hushåll vill koppla produkter till Internet
som stora volymer IP-adresser kommer att behövas.
5.1
Källa
Diskussioner har förts med Centrum för Hälsa och Byggande (CHB) vid Skolan för
Teknik och Hälsa (STH) vid Kungliga Tekniska Högskolan i Haninge [8]. De försöker
i samarbete med bland annat byggbranschen utveckla lösningar för ett livslångt
boende, i det ingår många kommunicerande produkter.
5.2
Vision
Det har länge funnits visioner om hur vi i framtiden kommer att leva bland en uppsjö
sensorer och smarta lösningar som förenklar vardagen. Ett problem är ofta brist på
standardiserat protokoll för att utbyta information mellan sensorer och olika produkter
vilket medför höga kostnader för att koppla ihop saker.
Det har länge spekulerats kring intelligenta kök och kärnan i diskussionen har ofta
varit ett ”intelligent” kylskåp. Självklart finns potential för dessa kylskåp som berättar
för oss när mjölken är sur, men visionen om att alla har en skärm inbyggd i kylskåpsdörren är förlegad. Det är troligare med en fristående informationsskärm, kanske
kombinerat med köks-TV, som kommunicerar med alla köksapparater för att visa
status och eventuellt göra inställningar i apparaterna.
Vård i hemmet
Det finns många sätt på vilka digitala lösningar i hemmet på flera vis kommer att
underlätta vår framtida vardag. Inte minst kommer det finnas möjlighet för äldre att
bo kvar hemma längre med olika tekniska hjälpmedel, detta kan leda till ekonomiska
besparingar för äldrevården och besparat lidande för individer som inte har något egenintresse i att ”flytta till hemmet”.
En typ av proaktiv hemvård kan utföras genom att automatiskt ta prov på utandningsluft på morgonen. Då kan du kanske i förväg få reda på om du borde stanna hemma
eftersom du bär på en bakterie eller ett virus som smittar.
Fastighetsförvaltning
Fuktskador är kostsamma för fastighetsförvaltare. Därför kommer fastigheter i framtiden att ha inbyggda fuktsensorer på alla ställen där det finns en risk att kran- eller
kondensvatten läcker ner i golvet.
Värmestyrning kan utvecklas för att optimeras efter närvaro i lägenheten. Om frånluftsventilation finns i fastigheten kan den behovsstyras på rumsnivå med hjälp av
exempelvis koldioxidmätare. Ventilation och värme kan också vara intressant att
koordinera mot om det för tillfället finns öppna fönster i respektive rum.
Andra produkter med besparingspotential är adresserbara lampknappar och kontaktuttag. Det kan göra att alla fönsterlampor i en bostad kan styrs av en enda lampknapp
eller fjärrkontroll, väldigt praktiskt för äldre som inte behöver riskera skador på att gå
runt och tända många lampor vid skymning. Förbrukare kan också automatiskt stängas
av vid frånvaro eller automatiskt aktiveras vid exempelvis skymning om ingen är
hemma. Ledbelysning kan även automatiskt tändas på natten om man behöver gå upp.
Sida 12 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
5.3
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Adressbehov
En normal lägenhet beräknas bestå av 3 rum, kök och badrum och behöver för vardera
av de fem rummen adresser för:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Informationsskärm
1 IP-adress
Temperatursensor
1 IP-adress
Koldioxidsensor
1 IP-adress
Sex kontaktuttag
6 IP-adresser
En taklampa
1 IP-adress
Två strömbrytare
2 IP-adresser
Ett ventilationsspjäll
1 IP-adress
En värmeventil
1 IP-adress
Två fönstersensorer
2 IP-adresser
Detta ger 16 adresser i varje rum och ungefär 80 adresser totalt. I våtrum behövs dessutom en adress per toalett, en per spolknapp, fyra per vattenarmatur (en ventil, ett
reglage och två flödesmätare). I kök behövs en adress per köksmaskin (kyl, frys, mikro,
ugn, köksfläkt, kaffebryggare), två fuktsensorer (under diskho och diskmaskin).
Dessutom behöver larmsensorer, lås och eventuell larmpanel egen IP-adress.
Ett enklare överslag ger cirka 100 IP-adresser per lägenhet, adresser för medicinska
sensorer för eventuell vård i hemmet tillkommer. Ett småhus beräknas behöva ungefär
dubbla mängden sensorer, vilket ger ett genomsnitt på 150 sensorer för Sveriges
4 miljoner hushåll. Totalt finns alltså ett långsiktigt behov för 600 miljoner IPadresser i Svenska bostäder.
Utvecklingen kommer fortfarande att hålla sig till IPv4 ett tag framöver. Dessutom är
enheter som kan prata IP fortfarande relativt dyra fastän förändring är på väg i det
området. Därför är det troligt att vi till en början får integrerade system med flera
inkopplade funktioner och sensorer som alla delar på en IP-adress. Det kommer att
hjälpa till att hålla nere adresskonsumtionen.
Därför anses ett genomslag på cirka 0,5% av visionen vara realistiskt inom fem år. Det
innebär 3 miljoner IP-adresser och skulle motsvara att tre fjärdedelar av Sveriges
hushåll skulle behöva en till publik IP-adress inom fem år.
Sida 13 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
6
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Fredrik Gunger
.SE
Logistik
Logistikbranchen är en bred bransch bestående av såväl vanlig pakethantering mellan
kunder till större leveranser av råvaror eller produkter i landet. Det finns dels företag
med egna firmabilar, vilka exempelvis levererar produkter till stormarknader, och dels
professionella logistikföretag som bygger sin verksamhet på att leverera runt om i
landet.
6.1
Källa
Kontakt för den logistikinriktade undersökningen är Logivia AB [9]. De utvecklar
system som kopplar ihop logistikkedjans olika aktörer, exempelvis chaufförer, lastbilar
och trafikledning, mot kommunikationscentraler så att de kan positionera enheter och
distribuera körorder.
6.2
Vision
Logistikbranschen kan vinna mycket på övergång till RFID-taggade produkter. Det
kan ersätta de idag använda streckkoderna och underlättar avläsning i transportkedjan.
Om produkterna avläses där de ofta vistas eller passerar (gaffeltruckar, lagerhyllsplatser, lastkajer, etc.) så kan en noggrann bild av produkters färd genom en logistikkedja bildas. Det kan göra det enklare att dra slutsatser av vad som har hänt om
produkten blivit reklamerad på grund av skada, har stulits längs vägen eller vart den
blivit kvarglömd.
Största fördelen med RFID-taggning är dock möjligheten till leveransprecision 1 när
produkter kan avläsas på så många platser som möjligt. Det kan hjälpa leverantörer att
minska lagerhållning och bundet kapital samtidigt som kunden erbjuds rimliga
leveranstider och alltid får besked om när leverans förväntas ske. RFID-taggar är i sig
inte relaterat till IPv6, men när antalet RFID-läsare ökar kommer de i förlängningen
att behöva förses med varsin IP-adress.
Idag är det intressant att spåra lastbilarnas position, men släp har även sin egen
position eftersom de kan kopplas av och ställas att vänta vid andra ställen. Därför
kommer även släp att förses med spårningsutrustning. Spårbarhet och larm kommer
att införas i större utsträckning för kapitalintensiva transporter (t.ex. elektronik). Kyloch frysaggregat på lastbilar eller släp börjar redan idag att kopplas upp för att kunna
skicka larm om aggregaten går sönder.
Nyttan av att koppla upp firmabilar precis som den yrkesmässiga trafiken kommer inte
att vara lika stor men fördelarna kommer så småningom att väga över även för en stor
del av de vanliga firmabilarna.
Uppkoppling av containrar kan även hjälpa till att spåra dem över hela världen. Det
kan till en början ske genom att hänga på en slags kommunicerande dosa, som i
princip skulle kunna liknas vid en spårsändare. Så småningom kan dessa byggas in i
nytillverkade containrar. Då kan även tomcontainrar spåras och den relativt kostsamma
frakten av dessa kan effektiviseras.
Containerfartyg och godståg kan förses med en radiobasstation för att göra containrar
spårbara även ombord samt för identifiering av containrarna för att exempelvis i förväg
underrätta hamnen om vilka containrar som kommer, hur de är lastade, hur mycket
containrar som kan lastas och annan värdefull information för att planera arbetet i
hamn.
1
Exempelvis information om att en leverans är beräknad till 12:47 dagen därpå istället för ”kommer inom 1-3 dagar”
Sida 14 av 19
Olof Hagsand
KTH
6.3
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Adressbehov
I dagsläget har åkerinäringen i Sverige för den yrkesmässiga trafiken:
•
•
cirka 60 000 registrerade lastbilar [5]
cirka 60 000 lastbilschaufförer [6]
Om fem år uppskattas att cirka 80% av både chaufförer och lastbilar kommer att vara
uppkopplade. Många släp kommer också att kopplas upp och totalt kan ett överslag
beräknas till cirka 100 000 uppkopplade enheter för Sveriges yrkesmässiga åkerinäring
inom fem år.
I praktiken kommer detta att innebära 100 000 IP-adresser, men uppkoppling
kommer (åtminstone till en början) att ske utan det specifika behovet av publik IPadress, eventuellt med hjälp av VPN-teknik.
När containertrafik och firmabilar kopplas upp är svårt att förutsäga, men det kommer
att gå klart långsammare än uppkopplingen av den yrkesmässiga logistiktrafiken då
kostnadsbesparingarna i jämförelse kan bli något fördröjda.
Sida 15 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
7
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Slutsatser
Den här rapporten redovisar resultat från diskussioner med kontakter inom tre områden där antalet uppkopplade enheter förväntas bli stort. I många fall förväntar vi inte
att alla enheter direkt kommer att tilldelas en publik IP-adress. Men enligt visionen
om sakernas Internet (Internet of Things) så kommer många processorer som existerar i
något sammanhang ha nytta av en publik IP-adress och därför kommer de så
småningom även att tilldelas detta.
Rapporten gör inte anspråk på att ta med alla aspekter för framtidens utveckling utan
bör ses som en indikering för åt vilket håll vi är på väg. Detta gör det även meningslöst
att summera något adressbehov för de undersökta områdena. Summeringars syfte ofta
att projicera ett helhetsintryck och att utifrån rapporten dra slutsatser av hela Sveriges
framtida IP-adressbehov är omöjligt.
I denna rapport har det bland annat sagts att det är Sveriges hushåll som kommer att
förbruka mängder av IP-adresser när de vill koppla upp nya enheter. Detta gäller
förstås bara för Sveriges adresskonsumtion och sanningen är att det är när världens
hushåll vill koppla upp produkter som det kommer att gå åt IP-adresser. Samma
resonemang är överförbart inom alla områden eftersom Sverige generellt har en så
marginell del av världsmarknaden.
7.1
Visionen
Visionen om sakernas Internet behöver aldrig bli uppfylld, vi kanske aldrig använder
IPv6 istället för IPv4. Faktum är att trenden för tillfället verkar gå mot att många
bygger eget VPN, ofta för att de tycker att det är ett enkelt sätt att säkerställa att
endast deras egen trafik går till/från kund. I sin tur har eget VPN inte samma möjligheter till direktkommunikation mellan kunder, särskilt inte två kunder med samma
typ av tjänst hos olika operatörer.
Att enheter existerar inom ett VPN gör att kunden behöver kommunicera genom en
eller flera tjänsteleverantörers servrar för att exempelvis kunna hämta data från en
annan kund. Under förutsättning att dessa servrar kan kommunicera med varandra så
är detta en lösning.
Men vad kommer att hända när exempelvis några miljoner bilar på olika platser i
Sverige samtidigt ska dela med sig av sina parametrar för att kunna varna andra bilar
om köbildning? Kommer vi att kunna bygga så robusta centrala system i Sverige? Vad
händer när vi kommer ut i Världen? Ska bilar riskera sladd bara för att halkvarningsinformation inte utbyttes precis på gränsen mellan två länder?
Det behövs något annat än den idag ofta använda server-klient-modellen. Lösningen är
att ta tillvara på end-to-end-principen genom att de enheter som behöver utbyta
information direkt kommunicerar med varandra. Detta är förstås inget nytt utan har
varit på tal länge – det kallas peer-to-peer.
7.2
Hot mot visionen
Det bör inte vara någon hemlighet att företag idag tar till (nästan) vilka metoder som
helst för att binda kunder till sig. Internetoperatörer är förstås inget undantag och
branschen pratar ofta om tripple- eller multiplay för att leverera flera tjänster till
kunderna.
Leverans av tjänster över IP är positiv utveckling, men att binda kunderna till en och
samma leverantör av alla tjänster 1 gör att man låser kunden och sätter konkurrensen
för individuella tjänster ur spel. Det befogade argumentet är främst behov av
garanterad bandbredd för leverans av medieströmmar över IP.
1
Så länge man inte är beredd att betala för Internetabonnemang från flera olika leverantörer.
Sida 16 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Det är här vikten av operatörsoberoende stadsnät kommer in och kan spela en viktig
roll genom att inom dessa kunna välja precis vilka leverantörer man vill ska leverera
ens respektive tjänster. Detta blir möjligt om stadsnätet byggs med rätt teknik och
kunden kan då tillåtas att fritt välja tjänsteleverantör baserat på utbud, kvalité, möjliga
tillvalstjänster eller prissättning.
Samma sak gäller för nät inom en större fastighet typ bostads- eller hyresrättsförening.
Vid design av ett sådant nät måste största vikt ligga vid att dels den fysiska kapaciteten är väl tilltagen (alltså bör kanske kabeln bestå av fiber) men dels också att kunna
prioritera trafik som exempelvis personlarm från vårdtagare framför HDTV-strömmar.
Vikten av framtidssäkra saker
Professionella aktörer på Internet har länge vetat om den stundande övergången till
IPv6. (Även om många har trott att den kritiska punkten redan skulle uppnåtts.)
Därför har de vid det här laget ofta tagit höjd vid köpa av ny utrustning för att se till
att den klarar övergången. I de flesta operatörers stamnät är det praktiskt sett ”bara”
att slå på IPv6 och vissa har redan gjort detta.
Något värre är det när vi inom operatörernas nät närmar oss kunderna. I den så kallade
accessen har nämligen bland annat påskyndandet av bredbandsexploateringen (främst
DSL) i Sverige sett till att upphandling av utrustning inte har prioriterat funktioner
för IPv6. Detta är läget för såväl privat- som företagskunder. På kort sikt blir en övergång till IPv6 i accessnäten en stor kostnad för Internetoperatörer varför de hellre
väljer att dröja med investeringarna.
För privatkonsumenterna själva är läget än värre genom den vanliga trenden att
använda en hemmarouter för att koppla upp sina datorer till den gemensamma Internetförbindelsen. Detta kan även kompletteras med en eller fler IP(v4)-pratande skrivare,
skrivarservrar eller lagringsenheter. Dessa enheter har i allmänhet inte stöd för IPv6 och
det är inte en risk utan snarare förestående faktum att många av dessa kommer att
behöva bytas ut om de någonsin ska stödja IPv6.
Klyschan mellan höna och ägg är därmed komplett.
Sida 17 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
8
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Förkortningar & ordförklaring
CIDR
Classless Inter-Domain Routing
Definieras i RFC1519.
Teknik som infördes för att spara IP-adresser genom att inte behöva tilldela hela
klass A-, B- eller C-nät.
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol
Definieras i RFC2131.
Protokoll för att automatiskt konfigurera IP-parametrar för datorer och andra
värdar i nätverk.
IPSO Alliance
IP for Smart Objects Alliance
En sammanslutning av företag som vill främja teknisk utveckling av smarta prylar
som pratar IP.
IPv4
Internet Protocol version 4
Definieras i RFC791.
IPv6
Internet Protocol version 6
Definieras i RFC2460.
NAT
Network Address Translation
Definieras i RFC1631.
Teknik som infördes för att spara IP-adresser genom att värdar med privat
IP-adresser tillåts kommunicera med värdar som har publik IP-adress.
RFID
Radio-frequency identification
Teknik för överföring av små mängder data, primärt utvecklat och använt i syfte för
identifiering av objekt.
SIP
Session Initiation Protocol
Definieras i RFC3261.
Protokoll för förhandling av parametrar för att möjliggöra leverans av
medieströmmar och andra sessioner över IP-nätverk, främst känt att användas vid
IP-telefoni.
VPN
Virtual Private Network
Samlingsord för teknik som används för att upprätta privata nätverk över något
slags delat kommunikationsmedia.
Sida 18 av 19
Fredrik Gunger
.SE
Olof Hagsand
KTH
9
Framtidens uppkopplade enheter
– en drivkraft för IPv6-utbyggnad?
Fredrik Gunger
.SE
Referenser
Litteratur
[1]
Dunkels, A & Vasseur, JP
IPSO Alliance, White paper #1
September 2008
[2]
International Telecommunication Union
ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things
November 2005
[3]
Statistiska centralbyrån
Fordonsstatistik 2008
[4]
Statistiska centralbyrån
Kalkylerat bostadsbestånd i riket efter hustyp 2008
[5]
Sveriges Åkeriföretag
Fakta om åkerinäringen 2007
[6]
SIKA Statistik 2009:6
Transportbranschen – hur står det till?
utgåva 2008
Kontakter
[7]
Martin Rosell
Managing Director, Wireless Car
[8]
Stefan Lundberg
KTH Centrum för hälsa och byggande
[9]
Anders Stensiö
VD, Logivia AB
Sida 19 av 19
