Джимшер Челидзе - Цифровая трансформация для директоров и собственников. Часть 1. Погружение

Я считаю, что интернет вещей, в том числе промышленный, – это одна из таких технологий, которые окажут фундаментальное влияние на все стороны нашей жизни. Всего через 5—10 лет.

Теперь необходимо затронуть вопрос, как работает интернет вещей. Неужели придётся тянуть везде кабели или ставить роутеры?

Нет.

Чтобы организовать обмен данными, можно использовать различные беспроводные системы связи, причём не обязательно мобильные сети, – всё зависит от целей и задач.

Для начала рассмотрим LPWAN – сети дальнего радиуса действия

LPWAN

LPWAN (Low-power Wide-area Network, энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия) – это технология беспроводной передачи небольших объёмов данных на дальние расстояния. Так как объёмы небольшие, хватает низкой скорости передачи данных, что позволяет добиться большей дальности их приёма.

Данная технология создана для сбора телеметрии и взаимодействия между машинами (М2М). По сути, она является одной из ключевых беспроводных технологий для систем интернета вещей.

Подход LPWAN-сети схож с принципом работы сетей мобильной связи. Устройство или модем с LPWAN-модулем отправляет данные по радиоканалу на базовую станцию. Станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, оцифровывает и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи: проводной интернет или сотовую связь.

Принцип работы сети LPWAN

Виды беспроводных сетей и их характеристики

Преимущества LPWAN

• Большая дальность – от 10 до 15 км

• Низкое энергопотребление у датчиков

• Относительно высокая дальность даже в городе

• Легко строить сети и добавлять новые объекты

• Легко применять – можно обойтись без разрешений и платы за радиочастотный спектр

Недостатки LPWAN

• Низкая скорость – возможно передавать только «необходимые данные»

• Высокая задержка между сеансами передачи данных

• Нет единого стандарта для создания совместимых решений от разных производителей

Два основных варианта реализации LPWAN-сети:

• лицензионный диапазон частот (повышенная мощность, относительно высокая скорость, нет помех);

• безлицензионный диапазон частот (низкая мощность, низкая скорость, ограничение рабочего цикла передатчика, возможны помехи от других участников).

3 основные технологии построения LPWAN-сетей:

• NB-IoT – эволюция сотовой связи;

• UNB (безлицензионный LPWAN) – SigFox в мире, «Стриж» в России;

• LoRa – широкополосный безлицензионный LPWAN.

NB-IoT

NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) – стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объёмами обмена данными: медицинских датчиков, счётчиков потребления ресурсов, устройств умного дома и так далее.

NB-IoT является одним из трёх стандартов IoT, разработанных для сотовых сетей связи:

• eMTC (enhanced Machine-Type Communication) – обладает наибольшей пропускной способностью и разворачивается на оборудовании LTE (4G);

• NB-IoT – может быть развернута как на оборудовании сотовых сетей LTE, так и отдельно, в том числе поверх GSM;

• EC-GSM-IoT – предоставляет наименьшую пропускную способность и разворачивается поверх сетей стандарта GSM.

Достоинства NB-IoT

• Гибкое управление энергопотреблением устройств (вплоть до 10 лет в сети от батареи ёмкостью 5 Вт*ч)

• Высокая ёмкость сети (сотни тысяч подключённых устройств на одну базовую станцию)

• Низкая стоимость устройств

LoRaWAN

LoRaWAN – открытый протокол связи, который определяет архитектуру системы. Разрабатывался с целью организации связи между недорогими устройствами, которые могут работать от батарей (аккумуляторов).

По данным IoT Analytics, на вторую половину 2020 года являлся наиболее распространённой технологией маломощных глобальных сетей (LPWAN).

Технология LoRa необходима в первую очередь для взаимодействия машин между собой, она может обслуживать до 1 млн устройств в одной сети, давая им автономность до 10 лет от одной батарейкиформата AA (обычная пальчиковая батарейка).

Чтобы обзор был объективным, необходимо рассмотреть минусы и ограничения.

Самым главным ограничением для организаций, желающих внедрить IoT, становятся затраты и сроки реализации проектов. Ещё одним стоп-фактором стала ограниченность экспертных знаний штатных сотрудников.