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Internet der Dinge: LoRa vs. UNB. Teil 2: Geschäft

Der zweite Teil einer Reihe von Artikeln, die sich mit der Beschreibung der Hauptunterschiede zwischen Langstrecken-Funktechnologien mit geringem Stromverbrauch befassen, die im Internet der Dinge immer beliebter werden: LoRa-Breitband von Schmalbandsystemen (UNB, Ultra Narrow Band) wie Sigfox und Strizh sowie deren praktische Anwendung .


Hallo Giktayms!

Ich entschuldige mich für das lange Schweigen - ich habe vielen versprochen, diesen Teil des Artikels am 22. August darzulegen, aber die schöne Stadt Almaty hat mich ein wenig in die Länge gezogen und dann andere dringende Angelegenheiten. Zum Ausgleich verspreche ich nach dem heutigen Text, über bestimmte Geräte für LoRa / LoRaWAN-Netze (unsere und nicht nur) sowie über einige technische Aspekte von LPWAN-Netzen zu sprechen. Der letzte Text sollte logischerweise bis zum allerersten fortgesetzt werden - es geht um die Störfestigkeit, das Rückkopplungsproblem und die erreichbaren Geschwindigkeiten -, aber einerseits waren viele unserer Vorträge an diesen Details interessiert, andererseits wurde auch der heutige Text versprochen mehr zu viele, und es noch länger zu verzögern ist ziemlich hässlich. Lassen Sie uns zunächst ein wenig über das Geschäft sprechen.



Also lass uns gehen. Im ersten Teil habe ich darüber gesprochen, wie ähnlich konkurrierende Protokolle für IoT-Netzwerke mit großer Reichweite sind und sich auf der physischen Ebene unterscheiden - LoRa, Strizh, Sigfox und andere.

Die Unterschiede auf physischer Ebene sind jedoch akademisches Wissen, aber wir sind besorgt darüber, ob wir dieses oder jenes Projekt in einem bestimmten Protokoll umsetzen können. Der Kunde muss das Prinzip des Hammers nicht kennen - er muss ein Bild an einen Nagel hängen.

Und hier macht alles ganz Spaß.

Die Hauptsache, die Sie über all diese Protokolle verstehen müssen, ist, dass sie alle proprietär sind, dh zumindest die physische Ebene gehört einem bestimmten Unternehmen. Derzeit wird ein offener schwereloser Standard entwickelt (er gehört zur Gruppe der UNB-Systeme), aber vor seiner praktischen Implementierung wird noch nicht bekannt sein, wie viel Zeit erforderlich ist - und tatsächlich ist diese Implementierung selbst im Allgemeinen fraglich: Es werden viele Standards entwickelt, von denen nur wenige überleben.

Der zweite wichtige Punkt: Patentinhaber möchten normalerweise nicht nur die physische Ebene kontrollieren.

Welche Ebenen haben wir eigentlich im Allgemeinen - wenn wir nicht das OSI-Modell, sondern das implementierte IoT-Projekt berücksichtigen?

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

Die Kombination all dessen bildet ein Datenerfassungsnetzwerk zur Erzeugung des Internet der Dinge. Apropos Offenheit für Dritte gegenüber den drei auf dem GUS-Markt vorgestellten Haupttechnologien - LoRa, Strizh, Sigfox - sieht es so aus:



Sigfox - historisch das erste große Unternehmen auf diesem Markt - hat sich für ein eher geschlossenes Modell entschieden. Sigfox muss Basisstationen kaufen und mit ihm eine Vereinbarung über die Bereitstellung eines Netzwerks schließen, auf das Drittanbieter kostenpflichtigen Zugang erhalten. Ein Teil des Geldes, das Abonnenten im Rahmen dieser Vereinbarung erhalten, geht an Sigfox. Basisstationen übertragen Daten an Sigfox-Server, dh der Kommunikationskanal ist natürlich nicht physisch, sondern logisch - und die Software der obersten Ebene gehört ebenfalls zu Sigfox.

Glücklicherweise hat Sigfox den Markt für Chips und Endgeräte nicht an sich gerissen - es hat mit Texas Instruments, SiLabs und anderen Herstellern vereinbart, sein Netzwerk zu unterstützen. Wenn Sie also ein nicht standardmäßiges Sigfox-Gerät herstellen oder bestellen möchten, ist dies kein grundlegendes Problem.

Leider kann das Problem die Netzwerkverbindung sein: Wenn es Sigfox in Europa gelungen ist, zu expandieren, hat die Expansion mit dem Aufkommen von LoRa tatsächlich aufgehört.

" Swift-Telematik“, Wir haben die Notwendigkeit durch die Unterentwicklung des Marktes erklärt und sind noch weiter gegangen - in ihrem Fall wurde die vertikale Branche an ihre Grenzen gebracht: Das Unternehmen selbst produziert Basisstationen und Endgeräte, stellt selbst einen Netzwerkserver zur Verfügung und installiert sogar lieber Basisstationen im Allgemeinen. Für jedes angeschlossene Gerät wird eine monatliche Gebühr erhoben. Das Unternehmen stellt keine Chips selbst her - es verwendet vorgefertigte Semtech- und Axsem-Transceiver -, produziert jedoch Firmware für diese, ohne die diese Chips im Strizh-Netzwerk offensichtlich völlig unbrauchbar sind.

Dieser Grad an Nähe ermöglicht nicht nur die Implementierung vieler Projekte im Allgemeinen, sondern stellt auch dort, wo eine Implementierung möglich ist, ein ernstes Risiko für das Unternehmen dar: Sie sind für alle Lösungsebenen im Allgemeinen an einen einzigen Lieferanten gebunden. Ein Schritt nach links, ein Schritt nach rechts - eine Flucht, ein Sprung an Ort und Stelle - ein Versuch, wegzufliegen.

Vielleicht ist es möglich, mit Strizh-Telematics eine Art von Zugeständnissen in ihrer Politik zu vereinbaren, aber auf der Website des Unternehmens wird nichts direkt darüber berichtet.

Schließlich LoRa . Die LoRa-Technologie gehört Semtech, einem großen Hersteller von Halbleiterprodukten. Mit LoRa entschied sich Semtech, dasselbe zu tun - Geld mit Halbleiterprodukten zu verdienen und den Verbrauchern alles andere zu geben.

LoRa-Chips für Endgeräte stehen zum Verkauf, die Dokumentation dazu ist offen, jeder kann Geräte darauf herstellen. Chips für Basisstationen werden nur im Rahmen eines direkten Vertrags mit Semtech verkauft, und die Dokumentation für diese Stationen unterliegt der NDA. Die Hersteller von Basisstationen sind jedoch nicht mehr beschränkt, sodass dieses Umfeld auch wettbewerbsfähig ist, obwohl es aufgrund der technischen Komplexität der BS weniger Spieler als gibt unter Endgeräten.

Darüber hinaus kann eine einfache LoRa-Basisstation auch auf Chips für Endgeräte hergestellt werden - sie weist technische Einschränkungen auf, ist jedoch für viele Projekte nicht kritisch. Allerdings dazu - im nächsten Artikel.

Wenn Sie ein Mobilfunknetz mit mehreren BSs aufbauen möchten - und dies ist das Hauptgeschäftsmodell für alle LPWAN-Netzwerke -, empfiehlt Semtech die Verwendung der Standard-LoRaWAN-MAC-Ebene. Quellcodes sind auf github verfügbar , Lizenz - modifiziert von BSD. Wie Sie ein Netzwerk aufbauen, was Sie als Netzwerkserver verwenden, wie Sie Abonnenten belasten und ob Sie überhaupt Gebühren erheben, ob Sie ihnen Cloud-Dienste anbieten oder anbieten, Ihre eigenen zu nutzen, liegt ganz bei Ihnen. Semtech stört nicht, wie Sie es lösen. Wenn Sie nicht über genügend Qualifikationen verfügen, um das Problem zu lösen, können Sie sich an Endgeräteentwickler von Drittanbietern (z. B. uns), LoRaWAN-Netzwerkbetreiber (die wir vorstellen können) und Softwareentwickler auf höchster Ebene (viele in b2b verwenden beispielsweise Azure) wenden.

Wenn Sie ein unternehmensweites Netzwerk benötigen, können Sie auf LoRaWAN verzichten, indem Sie ein Sternnetzwerk mit einem Abdeckungsradius von einigen Kilometern, festen Gerätegeschwindigkeiten und einer kostengünstigen Basisstation aufbauen, für deren Funktion weder ein Netzwerkserver noch eine Internetverbindung erforderlich ist . Auf dem Foto am Anfang des Artikels befindet sich beispielsweise ein einkanaliger BS LoRa unserer Entwicklung, der in der Grundkonfiguration nur 6.500 Rubel kostet.

Genau diese Wahlfreiheit hat das große Interesse an LoRa-Netzwerken bestimmt: Unterschiedliche Verbraucher haben unterschiedliche Bedürfnisse und unterschiedliche Geschäftsmodelle, von denen viele angesichts schwerwiegender Einschränkungen durch Sigfox- oder Strizh-Technologiebesitzer einfach nicht umzusetzen sind.

Wenn Sie Projekte nach Typ in Bezug auf die Netzwerktopologie unterteilen, können Sie drei Hauptoptionen unterscheiden:

LPWAN-Mobilfunknetze - Stadtnetzwerke

Dies sind Netze mit vielen Basisstationen (zum Beispiel werden etwa 200 Einheiten benötigt, um Moskau abzudecken), die in der Regel vom Netzbetreiber bedient werden und den Besitzern von Endgeräten einen kostengünstigen Zugang dazu bieten.

Aus technischer Sicht sind LoRa, Strizh und Sigfox in solchen Netzwerken nahezu gleich - für alle drei ist das grundlegende Geschäftsmodell speziell auf Mobilfunknetze ausgerichtet. Aus geschäftlicher Sicht gibt es jedoch eine erhebliche Nuance: Semtech (LoRa) regelt nicht die Arbeit und das Tarifnetz der Netzbetreiber, was es ihnen theoretisch ermöglicht, miteinander zu konkurrieren und die Bedingungen anzubieten, die sie für Abonnenten als angemessen erachten. Sigfox legt einen starren Tarifplan fest, Swift veröffentlicht einen solchen Tarif nicht offiziell, aber es ist offensichtlich, dass alle Tarifverhandlungen direkt mit ihm durchgeführt werden müssen.

Das Wort "fast" wurde jedoch oben nicht zufällig verwendet. LoRa- und UNB-Technologien sind hinsichtlich der Übermittlung von Daten vom Teilnehmer an die BS gleich. Wie im vorherigen Artikel erwähnt, sind UNB-Technologien aufgrund der Symmetrie des Kanals ziemlich schlecht - die Datenübertragung von der BS zum Teilnehmer ist schwierig und manchmal einfach unmöglich.

Infolgedessen werden UNB-Systeme nur zur Datenerfassung verwendet, beispielsweise von Messgeräten, aber ein anderes großes Thema - ASUNO, dh Straßenbeleuchtungssteuerung - ist für sie nicht verfügbar, weil Es setzt eine präzise effektive und konstante Kommunikation in Richtung BS → Teilnehmer voraus.

Lokale Netzwerke der Topologie "Stern"

Wenn Ihre Größe maximal einige Kilometer beträgt (z. B. ein Unternehmen, ein Geschäftszentrum, ein Feriendorf, eine Karriereentwicklung usw.), benötigen Sie höchstwahrscheinlich kein Mobilfunknetz mit all seinen Schwierigkeiten bei der Implementierung und Bereitstellung. In diesem Fall ist es für Sie billiger und bequemer, die Sterntopologie mit einer Basisstation zu verwenden, die hundert, zwei oder drei Teilnehmereinheiten bedient.

Sigfox erlaubt ein solches Modell grundsätzlich nicht. Nicht in den Lizenzoptionen enthalten. Punkt, Absatz.

"Swift" erlaubt theoretisch, aber mit sehr erheblichen geschäftlichen Einschränkungen. Da die Swift-Technologie für Mobilfunknetze geschärft ist, werden die Daten von ihr auch dann an den Netzwerkserver und die Swift Telematics-Clouddienste weitergeleitet, wenn Sie eine Basisstation einsetzen. Es gibt Informationen - auf der Website des Unternehmens wurde nicht angegeben, dass der Netzwerkserver für die lokale Installation lizenziert werden kann. Obwohl sich das Strizh-Geschäftsmodell in dieser Angelegenheit plötzlich als weicher als Sigfox herausstellt, ist es in der Praxis nicht so flexibel und bequem, wie es sich viele Kunden wünschen.

Wie oben erwähnt, schränkt LoRa weder das Geschäftsmodell noch die Verwendung von LoRaWAN ein. Daher kann ein lokales Netzwerk auf LoRa für ein kleines Gebiet und eine kleine Anzahl von Geräten genau nach Kundenwunsch aufgebaut werden - einschließlich der vollständigen Übertragung dieses Netzwerks ohne Lizenzen und Abzüge an ihn. Die Basisstation selbst kann als Server eines solchen Netzwerks fungieren. Beispielsweise verfügt die am Anfang des Artikels abgebildete BS über einen integrierten Mikrocomputer mit Linux und kann LoRa-Verkehr in das MQTT-Protokoll übersetzen, das viele Menschen verstehen.

Netzwerke mit bestimmten Topologien.

Dazu gehören beispielsweise Relay-Netzwerke.

Stellen Sie sich eine Stromleitung vor. Einerseits möchten Energieingenieure mehrere grundlegende Parameter mit einer akzeptablen räumlichen Auflösung steuern - Drahtspannung (steigt beim Vereisen an), Spannung am Draht (sinkt, wenn Ureinwohner ihn schneiden), Koronaentladungen (treten bei Isolatoren auf, wenn sie verschmutzen). Das Einsetzen von Sensoren ist kein Problem, aber was tun als nächstes mit Daten von ihnen? 3G? Teuer und die Abdeckung von Mobilfunknetzen ist, gelinde gesagt, weit entfernt von allen Orten, an denen Stromleitungen verlaufen. SPS? Mit einer Stromleitungsverbindung zum Kabel, Entfernungen von zehn bis Hunderten von Kilometern und vielen Sendern? Niemand wird darüber ernsthaft diskutieren.

Wenn wir in der Zwischenzeit einen kostengünstigen Transceiver haben, der im nicht lizenzierten Bereich mit einer Reichweite von Kilometern arbeitet, sollte uns technisch nichts stören, wenn wir solche Sender auf die mit Sensoren ausgestatteten Übertragungsmasten stellen und die Übertragung von Telemetrie zwischen ihnen in einer Kette arrangieren. Ich habe ein billiges, nicht lizenziertes Funkrelais.

Wie Sie vielleicht erraten haben, können Sie nur mit LoRa solche Netzwerke erstellen. Hier können wir die Verwendung von LoRaWAN und allem, was damit verbunden ist, ablehnen und unser eigenes Datenübertragungsprotokoll auf die physische LoRa-Schicht schreiben.

Weder in Sigfox noch in Strizh oder in der Welt der Schmalband-UNB-Systeme im Allgemeinen sind Netzwerke einer solchen Topologie technisch unmöglich.

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

Source: https://habr.com/ru/post/de397319/

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