SIP для Интернета вещей: почему устройствам нужны голосовые возможности
Согласно исследованиям Statista, к 2030 году рынок IoT составит 621 млрд долларов (в сравнении с 182 млрд в 2020-м), поэтому Интернет вещей должен не только уметь собирать данные, но и оперативно передавать их на другие устройства или пользователям.
Для этих целей IoT применяет разные протоколы. MQTT и CoAP нужны для быстрой передачи информации, HTTP — для удалённого управления устройствами, а SIP — для формирования сеансов связи, в том числе в реальном времени.
К примеру, умный дверной звонок с камерой использует протокол SIP для соединения с мобильным устройством владельца квартиры, чтобы тот смог провести видеозвонок в онлайн-режиме.
В этой статье поговорим о преимуществах и перспективах интеграции SIP и Интернета вещей.
Что такое SIP и почему он важен для Интернета вещей
SIP (Session Initiation Protocol) — протокол связи, который устанавливает, поддерживает и завершает мультимедийные сеансы через интернет. Простыми словами, это язык, на котором разные устройства передают друг другу информацию в реальном времени.
К примеру, для установления видеосвязи между двумя ноутбуками SIP запускает следующий алгоритм:
Инициация соединения. Компьютер-1 отправляет SIP-сообщение с запросом на установку видеосвязи на Компьютер-2.
Ответ на вызов. Компьютер-2 получает запрос и отвечает согласием в том же текстовом протоколе.
Соединение устройств. После обмена данными оба устройства могут установить связь для передачи видеоданных.
Видеозвонок. Компьютеры синхронизированы и готовы обменяться информацией в видеоформате — теперь пользователи могут видеть и слышать друг друга в реальном времени.
Прекращение звонка. Происходит после активации SIP-сообщения BYE. Например, если один из пользователей нажмёт на виртуальную кнопку «Завершить вызов».
При этом для установки и управления мультимедийными сеансами вместе с SIP работает другой протокол — RTP. Во время такого взаимодействия:
SIP инициирует сеанс, обменивается информацией о параметрах сеанса с использованием SDP и устанавливает связь между устройствами.
Кроме того, SIP указывает адрес и порт, на котором устройство ожидает мультимедийные данные. Они затем передаются с использованием RTP.
RTP обеспечивает передачу аудио- и видеоданных в реальном времени, а RTCP предоставляет обратную связь и статистику, чтобы поддерживать качество и мониторинг сети.
В целом SIP и RTP вместе обеспечивают установку и передачу мультимедийных сеансов в реальном времени, предоставляя соединённым устройствам средства для эффективного обмена аудио- и видеоданными.
Модель SIP + RTP в большинстве случаев работает эффективнее HTTP-связи. Разница между этими протоколами указана в таблице ниже:
Функция | HTTP | SIP + RTP |
Поддерживаемые сетевые протоколы | Потоковые (TCP, TLS) | Потоковые (TCP, TLS), основанные на дейтаграммах (UDP) |
Модель | Клиент — сервер | Конечная точка — сеть — конечная точка |
Регистрация и местонахождение | Нет | Да |
Постоянные сеансы | Отсутствуют. Соединение основано на транзакциях | Есть встроенная поддержка как сеансов, так и транзакций |
Сложность реализации PoC (proof of concept) | Низкая — однопоточная линейная, десятки реализаций как для клиента, так и для сервера | Средняя — однопоточный конечный автомат (FSM). Несколько реализаций, особенно на более низком уровне |
Общая сложность системы | Высокая (для первой системы) | Низкая (особенно с учётом OpenSIPS Cluster) |
Именно поэтому внедрение SIP в Интернет вещей превращает большинство IoT-устройств из пассивных сборщиков данных в динамические узлы связи, способные взаимодействовать через голосовые и видеозвонки.
Как SIP-транкинг улучшает голосовую связь Интернета вещей
Интеграция SIP-транкинга (технологии применения SIP-протоколов) помогает оптимизировать возможности IoT в следующих направлениях.
Управление ресурсами
SIP-транкинг оптимизирует использование всех имеющихся сетевых, энергетических и вычислительных ресурсов IoT-устройств. Он формирует и контролирует взаимодействие между узлами, снижает нагрузку на сеть, управляет полосой пропускания и следит за энергосбережением — всё это особенно важно для устройств с ограниченными ресурсами, например датчиков или удалённых IoT-узлов.
Экономическая эффективность
Переход от традиционных телефонных линий к интернет-протоколам существенно снижает коммуникационные затраты компаний — обычное SIP-соединение дешевле не только для международных, но иногда и для местных звонков.
Кроме того, стандартные SIP-тарифы редко зависят от продолжительности связи, поэтому помогают сэкономить на таких событиях, как онлайн-конференции или обучающие сессии.
Подробнее про работу SIP-аккаунта с IP-телефонией писали в блоге МТС Exolve.
Взаимодействие SIP-аккаунта с IP-телефонией
Бесшовная интеграция
SIP-транкинг легко совмещается с существующей IoT-инфраструктурой (сетями, оборудованием, ПО и т. д.). Это исключает необходимость модернизации оборудования, снижает риск системных сбоев, не требуя серьёзных временных или финансовых затрат.
Интеграция с WebRTC
В этом случае SIP обеспечивает управление голосовой и видеосвязью, в то время как WebRTC предоставляет механизмы для передачи аудио и видео через браузер или другую актуальную платформу.
Это создаёт возможность визуального взаимодействия между IoT-приложениями, пользователями и устройствами в режиме онлайн — например, при анализе данных с IoT-аппаратуры, удалённом видеонаблюдении или участии в видеоконференциях.
Безопасность и аутентификация
SIP-транкинг работает через зашифрованные каналы связи и помогает избежать несанкционированного доступа, перехвата или прослушивания голосовых данных третьими лицами.
Кроме того, SIP-технология предлагает механизмы аутентификации, которые исключают подделку сигналов, подмену устройств или другую угрозу безопасности.
Преимущества голосовых вызовов для Интернета вещей
Помимо улучшения технической части IoT SIP-транкинг позитивно воздействует и на практические потребности пользователей.
Использование оповещений в реальном времени
Голосовые сообщения позволяют IoT-устройствам мгновенно реагировать на различные события. Например, если система управления инвентарём обнаружит выкуп конкретного товара, то сразу сообщит об этом персоналу розничного магазина. Можно оперативно обновить имеющиеся запасы, а также оценить, какие продукты пользуются большим спросом.
Использовать такие сообщения можно с помощью CPaaS-сервисов вроде МТС Exolve, которые подключаются к CRM-системе предприятия, а через собственный API отправлять голосовые SMS выбранным абонентам.
Обеспечение доступности и инклюзивности
Голосовая связь в IoT-устройствах обеспечивает информацией широкую группу пользователей, в том числе лиц с нарушениями здоровья.
Например, если человеку сложно передвигаться без посторонней помощи, он может попросить систему умного дома дистанционно включить свет или изменить температуру.
Улучшение взаимодействия с пользователем
Голосовые оповещения во многом облегчают использование возможностей IoT. Чтобы не отвлекаться от дороги, водитель может воспроизводить сообщения на смартфоне через систему hands-free, совершать звонки, проигрывать музыку и т. д.
Реальные применения SIP-транкинга в IoT
SIP в Интернете вещей набирает популярность во многих секторах жизнедеятельности человека. Вот некоторые практики успешного применения голосового IoT:
Здравоохранение. Через SIP портативные медицинские мониторы обеспечивают круглосуточный контроль за тяжелобольными пациентами. В случае ухудшения ключевых показателей здоровья система направит голосовое оповещение врачу, чтобы тот смог максимально быстро оказать медицинскую помощь.
Бытовая сфера. Умные термостаты используют SIP для взаимодействия с центральной системой управления дома. Если одно из устройств зафиксирует похолодание, оно может инициировать запрос на другие термостаты, которые синхронизируют общую температуру в здании и обеспечат комфортные условия для всех жильцов.
Городская инфраструктура. При аварии на определённом участке дороги IoT-система «Умный город» применяет SIP для передачи голосового сообщения ближайшим светофорам, которые предупредят водителей об угрозе и подскажут безопасные объезды.
Безопасность. Умный дом присылает на смартфон оповещение о необычной активности, которую выявили датчики безопасности. В этот момент владелец может ответить на вызов и проверить видеопоток с камер наблюдения, а затем принять решение о дальнейших действиях.
Сельское хозяйство. Если датчики автополива зафиксируют снижение влажности почвы, система мгновенно уведомит об этом фермера. В итоге тот сможет настроить уровень орошения участка и избежать потери урожая.
Промышленность. Интеграция SIP в IoT позволяет быстрее реагировать на сбои заводского оборудования. Система голосового оповещения сразу информирует техников о неполадках, тем самым сокращая износ станков и количество брака.
SIP как будущее Интернета вещей
SIP-технология не только оптимизирует взаимодействие IoT-устройств, но и расширяет диапазон их использования. Учитывая, что в 2023 году к Интернету вещей подключено более 15 млрд умных девайсов, внедрение надёжных и эффективных протоколов связи становится первостепенной необходимостью для пользователей по всему миру. Это связано с тем, что интеграция SIP даёт IoT-устройствам следующие преимущества:
Масштабируемость. Архитектура SIP изначально создавалась под растущую нагрузку и большие объёмы работ. Это делает её отличным решением для развёртываний в IoT-сегменте, который охватывает широкий диапазон устройств — от умных городов до промышленных установок.
Многозадачность. SIP способен обрабатывать несколько сеансов одновременно. Это важно для обеспечения отзывчивости и эффективности обмена данными в среде, где множество устройств активно взаимодействуют друг с другом.
Эффективное использование полосы пропускания. Пополнение IoT-сетей новыми устройствами повышает поток данных и может вызвать перегрузку. SIP оптимизирует этот процесс. Протокол улучшает управление полосой пропускания между различными сеансами, тем самым обеспечивая баланс нагрузки и снижение риска сетевых сбоев.
Гибкость и интеграция. SIP обладает высокой адаптивностью и легко интегрируется в почти любую сетевую архитектуру. Это делает протокол универсальным для различных сценариев использования в IoT — от управления кондиционером до мониторинга состояния мостов, дорог и других элементов городской инфраструктуры.
Таким образом, тесная интеграция SIP и IoT одинаково полезна как для корпоративного сегмента, так и для широкого круга пользователей.
Заключение
Слияние SIP и IoT говорит о кардинальном сдвиге в области взаимодействия между устройствами. Многозадачность и отзывчивость SIP-протоколов позволяет оптимизировать процессы практически в любой сфере — от медицины до сельского хозяйства.
При этом такая интеграция практически не требует затрат: SIP легко совмещается с любой IoT-инфраструктурой, улучшает управление ресурсами, а также обеспечивает повышенную безопасность данных.
