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Internet das Coisas: LoRa vs. UNB. Parte 2: negócios

O segundo de uma série de artigos dedicados a descrever as principais diferenças entre as tecnologias de rádio de longo alcance e baixo consumo de energia, que agora estão ganhando popularidade na Internet: LoRa de banda larga de sistemas de banda estreita (UNB, Ultra Narrow Band), como Sigfox e Strizh, bem como sua aplicação prática .


Olá Giktayms!

Peço desculpas pelo longo silêncio - prometi a muitos que estendessem esta parte do artigo em 22 de agosto, mas a bela cidade de Almaty me arrastou um pouco e depois outros assuntos urgentes. Como compensação, prometo, depois do texto de hoje, falar sobre equipamentos específicos para redes LoRa / LoRaWAN (nossas e não apenas), bem como sobre alguns aspectos técnicos das redes LPWAN. O último texto deve logicamente ser continuado pelo primeiro - haverá imunidade a ruídos, e sobre o problema de feedback e velocidades alcançáveis ​​- mas, por um lado, muitas das nossas palestras estavam interessadas nesses detalhes e, por outro, o texto de hoje também foi prometido. mais para muitos, e atrasá-lo ainda mais é bastante feio. Então, primeiro, vamos falar um pouco sobre negócios.



Então vamos lá. Na primeira parte , falei sobre como os protocolos concorrentes para redes IoT de longo alcance são semelhantes e diferem no nível físico - LoRa, Strizh, Sigfox e outros.

Mas as diferenças no nível físico são o conhecimento acadêmico, mas estamos preocupados se podemos implementar esse ou aquele projeto em um protocolo específico. O cliente não precisa conhecer o princípio do martelo - ele precisa pendurar uma foto em um prego.

E aqui tudo se torna bastante divertido.

A principal coisa que você precisa entender sobre todos esses protocolos é que eles são todos proprietários, ou seja, pelo menos o nível físico pertence a uma empresa específica. Um padrão aberto de Weightless está sendo desenvolvido atualmente (pertence ao grupo de sistemas UNB), mas antes de sua implementação prática ainda não se sabe quanto tempo - e, de fato, essa implementação em si é geralmente questionável: existem muitos padrões em desenvolvimento, poucos sobrevivem deles.

O segundo ponto importante: os detentores de patentes geralmente desejam controlar não apenas o nível físico.

Na verdade, que níveis temos em geral - se considerarmos não o modelo OSI, mas o projeto de IoT implementado?

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

A combinação de tudo isso forma uma rede de coleta de dados da geração da Internet das coisas. E falando no grau de abertura para terceiros às três principais tecnologias apresentadas no mercado da CEI - LoRa, Strizh, Sigfox - é assim:



Sigfox - historicamente a primeira grande empresa nesse mercado - escolheu um modelo bastante fechado para si. A Sigfox precisa comprar estações base e concluir um contrato com ele para implantar uma rede na qual o acesso pago será fornecido a assinantes de terceiros. Parte do dinheiro recebido dos assinantes sob este contrato será destinado à Sigfox. As estações base transmitem dados para os servidores Sigfox, ou seja, o canal de comunicação não é físico, é claro, mas lógico - e o software de nível superior também pertence à Sigfox.

Felizmente, a Sigfox não usurpou o mercado de chips e dispositivos finais - concordou com a Texas Instruments, SiLabs e outros fabricantes para dar suporte à sua rede; portanto, se você deseja criar ou encomendar algum tipo de dispositivo Sigfox não padrão, isso não será um problema fundamental.

Infelizmente, o problema pode ser sua conexão de rede: se na Europa a Sigfox conseguiu expandir, agora, com o advento do LoRa, sua expansão realmente parou.

" Swift-Telematics”, Explicando a necessidade disso pelo subdesenvolvimento do mercado, fomos ainda mais longe - no caso deles, a vertical de energia foi levada a um limite absoluto: a própria empresa produz estações base e dispositivos finais, ela própria fornece um servidor de rede e até prefere instalar estações base em geral. Cada dispositivo conectado recebe uma taxa mensal. A empresa não fabrica chips por conta própria - usa transceptores Semtech e Axsem - no entanto, produz firmware para eles, sem os quais esses chips na rede Strizh são obviamente completamente inúteis.

Esse grau de proximidade não apenas não permite implementar muitos projetos em geral, mas, mesmo quando possível, representa um sério risco para os negócios: você se vê vinculado a um único fornecedor para todos os níveis de solução em geral.. Um passo para a esquerda, um passo para a direita - uma fuga, um salto no lugar - uma tentativa de voar para longe.

Talvez seja possível concordar com a Strizh-Telematics sobre algum tipo de concessão em sua política, no entanto, o site da empresa não informa diretamente nada sobre isso.

Finalmente, LoRa . A tecnologia LoRa é de propriedade da Semtech, uma grande fabricante de produtos de semicondutores. Na verdade, com a LoRa Semtech decidiu fazer o mesmo - ganhar dinheiro com produtos semicondutores, dando todo o resto aos consumidores.

Os chips LoRa para dispositivos finais estão disponíveis para venda, a documentação para eles está aberta e todos podem fabricar dispositivos. Os chips para estações base são vendidos apenas sob contrato direto com a Semtech, e a documentação para eles está sob a NDA, mas os fabricantes das estações base não são mais limitados, portanto esse ambiente também é competitivo, embora, devido à complexidade técnica da BS, haja menos players do que entre dispositivos finais.

Além disso, uma estação base LoRa simples também pode ser feita em chips para dispositivos finais - ela terá limitações técnicas, mas não são críticas para muitos projetos. No entanto, sobre isso - no próximo artigo.

Se você deseja construir uma rede celular com vários BSs - e este é o principal modelo de negócios para todas as redes LPWAN -, a Semtech sugere o uso do nível padrão do LoRaWAN MAC. Os códigos-fonte estão disponíveis no github , com licença modificada pelo BSD. Como você constrói uma rede, o que você usa como servidor de rede, como cobra dos assinantes e se cobra, se fornece a eles algum tipo de serviço em nuvem ou se oferece para usar os seus - depende de você. A Semtech não interfere na maneira como você a resolve. Se você não tiver qualificações suficientes para resolvê-lo, poderá entrar em contato com desenvolvedores de dispositivos finais de terceiros (por exemplo, nós), operadores de rede LoRaWAN (podemos apresentar) e desenvolvedores de software de nível superior (muitos em b2b, por exemplo, usam o Azure).

Se você precisa de uma rede para toda a empresa, pode ficar sem o LoRaWAN construindo uma rede em estrela com um raio de cobertura de alguns quilômetros, velocidades fixas de dispositivos e uma estação base barata que não requer um servidor de rede ou uma conexão à Internet . Por exemplo, na foto no início do artigo, há um BS LoRa de canal único de nosso desenvolvimento, que custa apenas 6.500 rublos na configuração básica.

Foi precisamente essa liberdade de escolha que determinou o grande interesse nas redes LoRa: consumidores diferentes têm necessidades e modelos de negócios diferentes, muitos dos quais são simplesmente impossíveis de realizar sob as severas restrições dos proprietários das tecnologias Sigfox ou Strizh.

Se você dividir projetos por tipo em termos de topologia de rede, poderá distinguir três opções principais:

Redes celulares LPWAN - redes em escala de cidade

São redes com muitas estações base (por exemplo, são necessárias cerca de 200 unidades para cobrir Moscou), geralmente atendidas pelo operador de rede, que fornece acesso de baixo custo a proprietários de dispositivos finais.

Do ponto de vista técnico, LoRa, Strizh e Sigfox são quase iguais nessas redes - para todos os três, o modelo básico de negócios é voltado especificamente para redes celulares. Mas, do ponto de vista dos negócios, há uma nuance significativa: a Semtech (LoRa) não regula o trabalho e a rede tarifária dos operadores de rede, o que teoricamente lhes permite competir entre si, além de oferecer as condições que consideram razoáveis ​​para os assinantes. A Sigfox estabelece um cronograma rígido de tarifas; o Swift não publica oficialmente esse cronograma, mas é óbvio que todas as negociações tarifárias deverão ser realizadas diretamente com ele.

No entanto, a palavra "quase" foi usada acima, não por acaso. As tecnologias LoRa e UNB são iguais em termos de entrega de dados do assinante à BS. Mas, como mencionado no artigo anterior, com a simetria do canal, as tecnologias UNB são bastante ruins - a transferência de dados do BS para o assinante é difícil e, às vezes, simplesmente impossível.

Como resultado, os sistemas UNB são usados ​​apenas para obter dados, por exemplo, de dispositivos de medição, mas outro grande tópico - ASUNO, ou seja, controle de iluminação pública - não está disponível para eles, porque Pressupõe uma comunicação precisa e efetiva e constante na direção do assinante BS →.

Redes locais de topologia "estrela"

Se sua escala tiver alguns quilômetros no máximo (por exemplo, uma empresa, um centro de negócios, uma vila de férias, desenvolvimento de carreira etc.), provavelmente você não precisará de uma rede celular com todas as dificuldades de implementação e implantação. Nesse caso, será mais barato e mais conveniente usar a topologia em estrela com uma estação base que serve cem, duas ou três unidades de assinante.

Sigfox não permite esse modelo em princípio. Não incluído nas opções de licenciamento. Ponto, parágrafo.

"Swift" teoricamente permite, mas com restrições comerciais muito significativas. Como a tecnologia Swift é aprimorada para redes celulares, mesmo se você colocar uma estação base, os dados dela ainda serão direcionados ao servidor de rede e aos serviços em nuvem da Swift Telematics. Há informações - o site da empresa não apresentou que o servidor de rede pode ser licenciado para instalação local. Como resultado, embora o modelo de negócios Strizh nesse assunto de repente se torne mais suave que o Sigfox, na prática ele não é tão flexível e conveniente quanto muitos clientes gostariam.

O LoRa, como mencionado acima, não limita o modelo de negócios ou mesmo o uso do LoRaWAN. Portanto, uma rede local no LoRa para um território pequeno e um pequeno número de dispositivos podem ser construídos exatamente conforme exigido pelo cliente - incluindo a transferência completa dessa rede para ele sem licenças e deduções. A própria estação base pode atuar como um servidor dessa rede - por exemplo, o BS mostrado no começo do artigo possui um microcomputador embutido com Linux e pode converter o tráfego LoRa no protocolo MQTT, o que muitas pessoas entendem.

Redes de topologias específicas

, como redes de retransmissão, por exemplo.

Imagine uma linha de energia. Por um lado, os engenheiros de energia desejam controlar vários parâmetros básicos com uma resolução espacial aceitável - tensão do fio (aumenta ao congelar), tensão no fio (diminui quando os aborígenes cortam), descargas de coroa (ocorrem nos isoladores quando eles ficam sujos). Colocar sensores não é um problema, mas o que fazer em seguida com os dados deles? 3G? Caro, e cobertura de redes celulares é, para dizer o mínimo, longe de todos os lugares onde as linhas de energia passam. PLC? Com uma conexão de linha de força ao fio, distâncias de dezenas a centenas de quilômetros e muitos transmissores? Ninguém vai discutir isso seriamente.

Enquanto isso, se tivermos um transceptor barato que funcione na faixa não licenciada com um raio de quilômetros, então tecnicamente nada deve nos incomodar colocando esses transmissores nos polos de transmissão equipados com sensores e organizando a transmissão de telemetria entre eles em uma corrente. Tendo adquirido um relé de rádio barato e sem licença.

Como você pode imaginar, apenas o LoRa permite que você faça essas redes - onde podemos recusar o uso do LoRaWAN e tudo o que estiver conectado a ele e escrever nosso próprio protocolo de transferência de dados no topo da camada física do LoRa.

Nem em Sigfox, nem em Strizh, nem no mundo dos sistemas UNB de banda estreita em geral, as redes dessa topologia são tecnicamente impossíveis.

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

Source: https://habr.com/ru/post/pt397319/

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