РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ИНТЕРНЕТОМ ВЕЩЕЙ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрен процесс создания мобильного интерфейса для взаимодействия с локальным интернетом вещей, позволяющего получать актуальную информацию о состоянии сети, а также управлять устройствами, входящими в сеть.

Ключевые слова: интернет вещей; мобильный интерфейс; Bluetooth; Android.

Internet of Things (IoT, Интернет вещей) — это стремительно развивающаяся технологическая концепция, которая включает в себя информатику, сетевые технологии, сенсорную технику и микроэлектронику. Данный концепт предполагает подключение различных вещей к общей сети для удалённого управления ими через программное обеспечение и обмена данными в режиме реального времени. Это позволит решить и автоматизировать множество рутинных задач, начиная от измерения экологических показателей и заканчивая увеличением эффективности производства [1].

Корректное взаимодействие пользователя и сети интернета вещей возможно с помощью определённого интерфейса. Есть множество подходов для реализации данной задачи. Это может быть веб-приложение, декстопное приложение или что-то иное. Одним из самых удобных для конечного пользователя и практичных способов создания единой точки входа для взаимодействия с сетью интернета вещей является реализация мобильного интерфейса.

Интерфейс будет создаваться для ОС Android, так как она является самой распространённой мобильной операционной системой в мире. Языком разработки был выбран Kotlin, являющийся официальным языком разработки мобильных приложений для ОС Android.

Bluetooth Low Energy (BLE)

При построении сети интернета вещей одним из самых важных вопросов является то, как элементы сети связываются между собой. В данном случае для реализации сети интернета вещей была выбрана технология Bluetooth Low Energy.

Bluetooth Low Energy – это интеллектуальная и экономичная версия беспроводной технологии Bluetooth [2]. На сегодняшний день технология Bluetooth присутствует на всех мобильных платформах, BLE оснащается большинство новых устройств. Технология хорошо поддерживается и надёжна для ближних коммуникаций.

Реализация мобильного интерфейса

При создании мобильного интерфейса для взаимодействия с сетью интернета вещей необходимо изучить и проработать несколько важных особенностей реализации связи ОС Android и технологии Bluetooth Low Energy.

Первой такой особенностью является понятие ролей при контактировании мобильного устройства и узлов сети интернета вещей.

Есть 2 роли, которые применяются в устройстве Android при взаимодействии с BLE-устройствами: GATT-сервер/GATT-клиент или иными словами центральная и периферийная роли. Роль определяет каким образом два устройства общаются друг с другом, когда они установили связь. Устройство в центральной роли сканирует, ищет объявления, а устройства в периферийной роли создаёт объявления [3].

Второй особенностью реализации мобильного интерфейса являются права доступа. Для того чтобы использовать функции Bluetooth в приложении, необходимо объявить разрешение BLUETOOTH permission. Это разрешение на выполнение какой-либо связи Bluetooth, например запрашивание соединения, приём соединений и передачу данных.

Чтобы приложение инициировало обнаружение устройств или управляло настройками Bluetooth, нужно объявить разрешения BLUETOOTH и BLUETOOTH_ADMIN. Также необходимо разрешение использования местоположения устройства в пространстве, так как с помощью технологии BLE можно определить место, где находится тот или иной узел сети или мобильное устройство.

Все эти разрешения необходимо запрашивать у пользователя. Если данные разрешения не будут им предоставлены, то приложение не сможет корректно работать с сетью интернета вещей.

Перед тем как приложение сможет обмениваться данными через BLE, необходимо убедиться, что BLE поддерживается на устройстве, и если да, то убедиться, что он включен. Если технология не поддерживается, то нужно корректно отключить все функции BLE. Когда технология поддерживается, но BLE отключен, можно попросить пользователя включить Bluetooth, не выходя из приложения. Эта настройка выполняется с помощью адаптера Bluetooth.

После этого можно проводить поиск устройств с включенным Bluetooth Low Energy. Поскольку сканирование интенсивно тратит заряд батареи Android устройства, необходимо соблюдать следующие правила:

1. Как только найдено искомое оборудование, нужно остановить сканирование.
2. Никогда не сканировать в цикле и установить лимит времени на сканирование.

Устройство, которое ранее было доступно, возможно, вышло за пределы диапазона, и продолжение сканирования разряжает батарею.

Можно сканировать только устройства Bluetooth LE или устройства Bluetooth Classic. Нельзя сканировать Bluetooth LE и Bluetooth Classic устройства одновременно.

Первым шагом во взаимодействии с BLE-устройством станет подключение к нему – точнее, подключение к GATT-серверу на устройстве. В свою очередь приложение для Android является GATT-клиентом. Как только Android приложение подключается к GATT-серверу и обнаруживает услуги, оно может читать и писать атрибуты, где это поддерживается [3].

Заключение

Реализация мобильного интерфейса для взаимодействия с локальным интернетом вещей является оптимальным решением задачи получения единой точки доступа к IoT сети. Однако создание подобного приложения сопровождается определённым количеством особенностей и задач, решение которых было рассмотрено в статье.

Список литературы:

1. Козырев А.А. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВ В РАМКАХ СИСТЕМЫ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ // Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований: сб. ст. по матер. XXXV междунар. науч.-практ. конф. № 1(28). – Новосибирск: СибАК, 2021. – С. 5-10.
2. Gupta A., Mohammed I. (перевод Иоффе Д.). Основы Bluetooth Low Energy // Электронный журнал «РадиоЛоцман». – 2017. – № 01. – С. 46–49.
3. Акимов А. Bluetooth Low Energy // Освой программирование играючи [Электронный ресурс]. Режим доступа – URL: http://developer.alexanderklimov.ru/android/theory/ble.php (дата обращения: 09.03.2021)