إنترنت الأشياء: LoRa مقابل UNB. الجزء 2: الأعمال

الجزء الثاني من سلسلة من المقالات المخصصة لوصف الاختلافات الرئيسية بين تقنيات الراديو بعيدة المدى منخفضة الطاقة ، والتي تكتسب الآن شعبية في إنترنت الأشياء: LoRa النطاق العريض من أنظمة النطاق الضيق (UNB ، Ultra Narrow Band) مثل Sigfox و Strizh ، بالإضافة إلى تطبيقها العملي .

• إنترنت الأشياء: LoRa مقابل UNB. الجزء الأول: الفيزياء
• إنترنت الأشياء: LoRa مقابل UNB. الجزء 2: الأعمال
• إنترنت الأشياء: LoRa مقابل UNB. الجزء الثالث: التفاصيل الفنية
• إنترنت الأشياء: LoRa مقابل UNB. الجزء الرابع: شبكات ومعدات LoRa

مرحبا Giktayms!

أعتذر عن الصمت الطويل - لقد وعدت الكثيرين بطرح هذا الجزء من المقالة في 22 أغسطس ، لكن مدينة ألماتي الجميلة جرتني قليلاً ، ثم أمور أخرى ملحة. بالتعويض ، أعد بعد نص اليوم بالتحدث عن معدات محددة لشبكات LoRa / LoRaWAN (لدينا وليس فقط) ، بالإضافة إلى بعض الجوانب التقنية لشبكات LPWAN. يجب أن يستمر النص الأخير بشكل منطقي من قبل النص الأول - سيكون هناك حول الحصانة من الضوضاء ، وحول مشكلة التغذية المرتدة ، وعن السرعات القابلة للتحقيق - ولكن من ناحية ، كان الكثيرون في محاضراتنا مهتمين بهذه التفاصيل ، ومن ناحية أخرى ، تم وعد نص اليوم أيضًا أكثر للكثيرين ، وتأخيره لفترة أطول أمر بشع. لذا ، لنتحدث أولاً عن الأعمال.



لذا دعنا نذهب. في الجزء الأول تحدثت عن مدى تشابه البروتوكولات المنافسة لشبكات إنترنت الأشياء بعيدة المدى وتختلف على المستوى المادي - LoRa و Strizh و Sigfox وغيرها.

لكن الاختلافات على المستوى المادي هي المعرفة الأكاديمية ، لكننا قلقون بشأن ما إذا كان يمكننا تنفيذ هذا المشروع أو ذاك على بروتوكول معين. لا يحتاج العميل إلى معرفة مبدأ المطرقة - يحتاج إلى تعليق صورة على الظفر.

وهنا يصبح كل شيء ممتعًا للغاية.

الشيء الرئيسي الذي تحتاج إلى فهمه حول جميع هذه البروتوكولات هو أنها كلها ملكية ، أي على الأقل المستوى المادي ينتمي إلى شركة معينة. يتم حاليًا تطوير معيار مفتوح بدون وزن (ينتمي إلى مجموعة أنظمة UNB) ، ولكن قبل تنفيذه العملي ، لن يكون معروفًا كم من الوقت - وفي الواقع ، هذا التنفيذ نفسه مشكوك فيه بشكل عام: هناك الكثير من المعايير التي يتم تطويرها ، ولا يبقى منها سوى عدد قليل.

النقطة المهمة الثانية: يرغب حاملو البراءات عادة في التحكم ليس فقط في المستوى المادي.

في الواقع ، ما هي المستويات التي لدينا بشكل عام - إذا لم نفكر في نموذج OSI ، ولكن في مشروع إنترنت الأشياء الذي تم تنفيذه؟

1. . — , , / , .
2. . MAC- OSI — .
3. . , MAC .
4. .
5. . , .
6. . , . , -- , - .

مزيج من كل هذا يشكل شبكة لجمع البيانات لتوليد إنترنت الأشياء. وبالحديث عن درجة الانفتاح لأطراف ثالثة على التقنيات الرئيسية الثلاثة المقدمة في سوق كومنولث الدول المستقلة - LoRa و Strizh و Sigfox - يبدو هذا:



Sigfox - أول شركة كبرى في هذا السوق تاريخياً - اختارت نموذجًا مغلقًا إلى حد ما. يحتاج Sigfox إلى شراء محطات القاعدة وإبرام اتفاق معه لنشر شبكة سيتم توفير الوصول المدفوع إليها لمشتركي الطرف الثالث. جزء من الأموال المستلمة من المشتركين بموجب هذه الاتفاقية ستذهب إلى Sigfox. تقوم محطات القاعدة بنقل البيانات إلى خوادم Sigfox ، أي أن قناة الاتصال ليست مادية ، بالطبع ، ولكنها منطقية - كما ينتمي برنامج المستوى الأعلى أيضًا إلى Sigfox.

لحسن الحظ ، لم يغتصب Sigfox سوق الرقائق والأجهزة الطرفية - فقد اتفق مع شركة Texas Instruments و SiLabs وغيرها من الشركات المصنعة لدعم شبكتها ، لذلك إذا كنت ترغب في صنع أو طلب نوع من جهاز Sigfox غير القياسي ، فلن تكون هذه مشكلة أساسية.

لسوء الحظ ، قد تكون المشكلة اتصالها بالشبكة: إذا تمكن Sigfox في أوروبا من التوسع ، الآن ، مع ظهور LoRa ، فقد توقف توسعه بالفعل.

" سويفت ذكية"، موضحا الحاجة إلى ذلك من خلال التخلف في السوق ، ذهبنا إلى أبعد من ذلك - في حالتهم ، تم وضع رأس الطاقة إلى حد مطلق: تنتج الشركة نفسها محطات أساسية وأجهزة نهائية ، وهي نفسها توفر خادم شبكة ، حتى أنها تفضل تثبيت محطات القاعدة بشكل عام. يتم فرض رسوم شهرية على كل جهاز متصل. لا تقوم الشركة بتصنيع الرقائق بمفردها - فهي تستخدم أجهزة إرسال واستقبال Semtech و Axsem الجاهزة - ومع ذلك ، فإنها تنتج برامج ثابتة لهم ، والتي بدونها من الواضح أن هذه الرقائق في شبكة Strizh عديمة الفائدة تمامًا.

هذه الدرجة من التقارب لا تسمح فقط بتنفيذ العديد من المشاريع بشكل عام ، ولكن حتى عندما يكون التنفيذ ممكنًا ، فإنها تشكل خطرًا خطيرًا على العمل: تجد نفسك مرتبطًا بمورد واحد لجميع مستويات الحل بشكل عام. خطوة إلى اليسار ، خطوة إلى اليمين - هروب ، قفزة في مكانها - محاولة الطيران بعيدًا.

ربما من الممكن الاتفاق مع Strizh-Telematics على نوع من التنازلات في سياستهم ، ومع ذلك ، فإن موقع الشركة على الإنترنت لا يبلغ بشكل مباشر عن أي شيء عنه.

وأخيرًا ، LoRa . تقنية LoRa مملوكة لشركة Semtech ، الشركة المصنعة الرئيسية لمنتجات أشباه الموصلات. في الواقع ، مع LoRa Semtech قررت أن تفعل الشيء نفسه - كسب المال على منتجات أشباه الموصلات ، وإعطاء كل شيء آخر للمستهلكين.

رقائق LoRa للأجهزة النهائية متاحة للبيع ، والوثائق الخاصة بها مفتوحة ، ويمكن للجميع صنع الأجهزة عليها. تباع رقائق المحطات الأساسية فقط بموجب عقد مباشر مع شركة Semtech ، والوثائق الخاصة بها هي بموجب اتفاقية عدم الإفشاء ، ولكن الشركات المصنعة لمحطات القاعدة لم تعد محدودة ، لذا فإن هذه البيئة تنافسية أيضًا ، على الرغم من التعقيد الفني لـ BS ، هناك عدد أقل من اللاعبين من بين الأجهزة النهائية.

علاوة على ذلك ، يمكن أيضًا إنشاء محطة قاعدة LoRa بسيطة على شرائح للأجهزة الطرفية - سيكون لها قيود فنية ، ولكنها ليست حاسمة بالنسبة للعديد من المشاريع. ومع ذلك ، حول هذا - في المقالة التالية.

إذا كنت ترغب في بناء شبكة خلوية مع BSs متعددة - وهذا هو نموذج الأعمال الرئيسي لجميع شبكات LPWAN - فإن Semtech تقترح استخدام مستوى LoRaWAN MAC القياسي. رموز المصدر متوفرة على جيثب ، رخصة - معدلة بواسطة BSD. كيف تبني شبكة ، وما تستخدمه كخادم شبكة ، وكيف تحاسب المشتركين ، وما إذا كنت تفرض رسومًا على الإطلاق ، وما إذا كنت تقدم لهم نوعًا من الخدمات السحابية أو تعرض استخدام خدماتك الخاصة - فالأمر متروك لك. لا تتدخل Semtech في كيفية حلها. إذا لم يكن لديك مؤهلات كافية لحلها ، يمكنك الاتصال بمطوري الأجهزة الطرف الثالث (على سبيل المثال ، نحن) ، ومشغلي شبكة LoRaWAN (يمكننا تقديم) ومطوري البرامج من المستوى الأعلى (الكثير منهم في b2b ، على سبيل المثال ، استخدام Azure).

إذا كنت بحاجة إلى شبكة على مستوى المؤسسة ، يمكنك الاستغناء عن LoRaWAN على الإطلاق من خلال بناء شبكة نجوم بنطاق تغطية يبلغ بضعة كيلومترات ، وسرعات ثابتة للأجهزة ومحطة أساسية غير مكلفة لا تتطلب خادم شبكة أو اتصال إنترنت . على سبيل المثال ، في الصورة في بداية المقالة ، هناك BS LoRa أحادية القناة لتطويرنا ، والتي تكلف فقط 6500 روبل في التكوين الأساسي.

كانت حرية الاختيار هذه هي بالتحديد التي حددت الاهتمام الكبير بشبكات LoRa: لدى مستهلكين مختلفين احتياجات مختلفة ونماذج أعمال مختلفة ، كثيرًا من المستحيل تحقيقها في ظل قيود صارمة لمالكي تقنيات Sigfox أو Strizh.

إذا قسمت المشاريع حسب النوع من حيث طوبولوجيا الشبكة ، يمكنك تمييز ثلاثة خيارات رئيسية:

الشبكات الخلوية LPWAN - الشبكات على مستوى المدينة

هذه هي الشبكات التي تحتوي على العديد من محطات القاعدة (على سبيل المثال ، هناك حاجة إلى حوالي 200 وحدة لتغطية موسكو) ، كقاعدة عامة ، يخدمها مشغل الشبكة ، مما يوفر وصولًا منخفض التكلفة إليها لأصحاب الأجهزة النهائية.

من وجهة نظر فنية ، فإن LoRa و Strizh و Sigfox متساوون تقريبًا في هذه الشبكات - بالنسبة لجميع الشبكات الثلاث ، فإن نموذج الأعمال الأساسي يستهدف بشكل خاص الشبكات الخلوية. ولكن من وجهة نظر الأعمال ، هناك فارق بسيط: Semtech (LoRa) لا ينظم العمل وشبكة التعريفة لمشغلي الشبكات ، مما يسمح لهم نظريًا بالتنافس مع بعضهم البعض ، بالإضافة إلى توفير تلك الشروط التي يعتبرونها معقولة للمشتركين. تضع Sigfox جدولًا صارمًا للتعريفات الجمركية ؛ لا تنشر Swift رسميًا مثل هذا الجدول ، ولكن من الواضح أنه يجب إجراء جميع مفاوضات التعريفات مباشرة معه.

ومع ذلك ، تم استخدام كلمة "تقريبًا" أعلاه ليس عن طريق الصدفة. تكنولوجيات LoRa و UNB متساوية من حيث توصيل البيانات من المشترك إلى BS. ولكن ، كما ذكر في المقالة السابقة ، مع تناظر القناة ، فإن تقنيات UNB سيئة جدًا - نقل البيانات من BS إلى المشترك أمر صعب ، وأحيانًا يكون مستحيلًا.

ونتيجة لذلك ، تُستخدم أنظمة UNB فقط لأخذ البيانات ، على سبيل المثال ، من أجهزة القياس ، ولكن هناك موضوع كبير آخر - ASUNO ، أي التحكم في إضاءة الشوارع - غير متاح لهم ، لأن يفترض اتصال فعال ودائم في اتجاه المشترك BS →.

شبكات طوبولوجيا المحلية "ستار"

إذا كان مقياسك على بعد بضعة كيلومترات كحد أقصى (على سبيل المثال ، مؤسسة ، مركز أعمال ، قرية عطلة ، تطوير مهني ، وما إلى ذلك) ، فأنت على الأرجح لا تحتاج إلى شبكة خلوية بكل صعوباتها في التنفيذ والنشر. في هذه الحالة ، سيكون من الأرخص والأكثر ملاءمة لك استخدام طوبولوجيا النجوم مع محطة قاعدة واحدة تخدم مائة أو اثنتين أو ثلاث وحدات مشترك.

Sigfox لا يسمح بمثل هذا النموذج من حيث المبدأ. غير مدرجة في خيارات الترخيص. فقرة ، فقرة.

يسمح "سويفت" نظريًا ، ولكن بقيود تجارية مهمة جدًا. نظرًا لأن تقنية Swift أصبحت أكثر حدة للشبكات الخلوية ، حتى إذا وضعت محطة أساسية واحدة ، فستستمر البيانات منها في الوصول إلى خادم الشبكة وخدمات Swift Telematics السحابية. هناك معلومات - لم يقدم موقع الشركة على الويب أنه يمكن ترخيص خادم الشبكة للتثبيت المحلي. ونتيجة لذلك ، على الرغم من أن نموذج عمل Strizh في هذه المسألة يتحول فجأة إلى أن يكون أكثر ليونة من Sigfox ، إلا أنه في الواقع العملي ليس مرنًا ومريحًا كما يرغب العديد من العملاء.

LoRa ، كما ذكر أعلاه ، لا يحد من نموذج العمل أو حتى استخدام LoRaWAN. لذلك ، يمكن بناء شبكة محلية على LoRa لمنطقة صغيرة وعدد صغير من الأجهزة تمامًا كما يطلبه العميل - بما في ذلك نقل هذه الشبكة بالكامل إليه دون أي تراخيص وخصومات. يمكن أن تعمل المحطة الأساسية نفسها كخادم لهذه الشبكة - على سبيل المثال ، تحتوي BS التي تم تصويرها في بداية المقالة على كمبيوتر صغير مدمج مع Linux ويمكنها ترجمة حركة LoRa إلى بروتوكول MQTT ، والذي يفهمه الكثير من الناس.

شبكات طوبولوجيا محددة

، وتشمل ، على سبيل المثال ، شبكات الترحيل.

تخيل خط كهرباء. من ناحية ، يرغب مهندسو الطاقة في التحكم في العديد من المعلمات الأساسية بدقة مكانية مقبولة - توتر السلك (يزيد عند التثليج) ، والجهد على السلك (ينخفض ​​عندما يقطعه السكان الأصليون) ، وتصريفات الاكليل (تحدث على العوازل عندما تتسخ). لا يمثل وضع أجهزة الاستشعار مشكلة ، ولكن ماذا تفعل بعد ذلك مع البيانات منها؟ 3G؟ تكلفة شبكات الهاتف الخلوي وتغطيتها بشكل معتدل ، بعيدًا عن كل مكان تمر فيه خطوط الكهرباء. المجلس التشريعي الفلسطيني؟ مع اتصال خط الكهرباء إلى السلك ، مسافات من عشرات إلى مئات الكيلومترات والعديد من أجهزة الإرسال؟ لن يناقش أحد هذا الأمر بجدية.

في هذه الأثناء ، إذا كان لدينا جهاز إرسال واستقبال غير مكلف يعمل في النطاق غير المرخص بمدى من الكيلومترات ، فلا شيء تقنيًا يزعجنا من خلال وضع مثل هذه أجهزة الإرسال على أعمدة الإرسال المجهزة بأجهزة استشعار وترتيب إرسال القياس عن بُعد بينهما في سلسلة. بعد أن حصلت على تتابع راديو رخيصة غير مرخصة.

كما قد تخمن ، يسمح لك LoRa فقط بعمل مثل هذه الشبكات - حيث يمكننا رفض استخدام LoRaWAN وكل ما يتعلق به ، وكتابة بروتوكول نقل البيانات الخاص بنا أعلى طبقة LoRa المادية.

لا في Sigfox ، ولا في Strizh ، ولا في عالم أنظمة UNB ضيقة النطاق بشكل عام ، فإن شبكات مثل هذا الهيكل المستحيل من الناحية التقنية.

Unwired Devices 6LoWPAN LoRa, , , . LoRa : , «» LoRaWAN.

Source: https://habr.com/ru/post/ar397319/