Машины требуют свой "Wi-Fi"

Машины требуют свой Wi-Fiили новая беспроводная технология связи для Интернета вещей

Интернет вещейВсеобъемлющее внедрение радиочастотных меток сможет видоизменить систему управления логистическими процессами в компаниях

Кевин Эштон, 1999 г.

Бытовые приборы, домашние системы, датчики и другие «вещи» взаимодействуют друг с другом посредством коммуникационных сетей и обеспечивают полностью автоматическое выполнение процессов.

Автоматизация не нова. Упор на объединение устройств в единую сеть, обслуживаемую интернет-протоколами.

Scientific American, 2004 г.

Выступающий

Заметки для презентации

Кевин Эштон Scientific American, 2004 г. …

Забавно )Но Интернет вещей — это нечтобольшее…



Что такое Интернет вещей сегодня. Многие думают, что это когда ваша стиральная машинка делает пост в ФБ «у меня сегодня была чумовая стирка» или холодильник фоткает ваши продукты и выкладывает их в инстаграм. Забавно? Но интернет вещей – это нечто большее.



Интернет вещей – концепция дистанционного взаимодействия и обмена данными между устройствами и людьми через интернет в любом месте и в любое время.�Это целая вселенная самых различных устройств, датчиков, сенсоров. Которые обмениваются данными между собой и людьми. Причем такое облачное взаимодействие приводит к изменению процессов внутри компаний, между компаниями. Изменяются бизнес-модели отраслей и даже экономики стран. Гетерогенная среда существует как живой организм. На этом примере видно, как много различных сенсоров вовлечено в процесс обмена данными. Датчики…

IoT растет как на «дрожжах»К 2020 году количество подключенных к Интернету вещей составит 50 млрд. — 7 устройств на человека



По прогнозам аналитиков к 2020 (всего через 4 года) году количество устройств подключенных к интернету превысит 50 миллиардов. Это ориентировочно по 7 штук на одного человека. В развитых странах концентрация будет выше и составит 20 шт на человека. 20 штук на человека – это важный показатель. Запомним его. Это число будет постоянно увеличиваться… Просто представьте какая это будет сеть!

Как подключить эту армию?Каждая «вещь» должна быть подключена к интернету, что бы иметь возможность обмениваться данными.



Разработка самих устройств не проблема. Компонентная база доступна для производства различных устройств. Процессоры, чипы, модули. Все есть. Вопрос в другом. Как подключить эту армию новых умных устройств к интернету? Понадобятся каналы связи.

Кабели и провода?Слишком дорого, сложно, затратно и не практично.Прошлый век…



Поэтому кабельные подключения остались далеко в прошлом. А прогресс склоняется в сторону беспроводных технологий.

Увы, и Wi-Fi тоже нетКороткий радиус действия, что бы построить сеть потребуются миллиарды Wi-Fi рутеров…



Может быть Wi-Fi? Как бы у всех дома он есть. Антенки из рутеров торчат. Да, некоторые устройства уже сегодня работают через домашний Wi-Fi, но как правило те, которые находятся в зоне действия сети и у них есть постоянно питание. Для глобального покрытия Wi-Fi сетью потребуются миллиарды рутеров. Тоже нет.

Ну, конечно, сотовые сети!Все не так просто, как кажется на первый взгляд.

Сотовые сети отлично подходят для общения людей, но плохо вписываются в Мир машин.



Казалось бы ответ лежит на поверхности. Сотовые сети. Они есть везде. Бери и подключай модем к устройству. Но если посмотреть поближе…

1. Слишком большой трафик«Умным» устройствам не нужны гигабайты.Им достаточно нескольких бит или байт.



Машинам нужно посылать одно маленькое сообщение, в несколько байт, раз в сутки. Например.

2. Высокое энергопотреблениеМобильник разряжается за сутки. Мы не сможем менять постоянно батарею. Устройства должны работать годами автономно!



Пример Мы не можем себе позволить менять батарею в счетчике воды каждый месяц. А в парковочных датчиках, выковыривать его из асфальта каждый месяц для замены или подзарядки аккумулятора.

3. Низкая проникающаяспособностьВнутри зданий, за второй стеной сигнал сотовой сети слишком слаб или его уже нет. Устройства должны работать из колодцев, подвалов, шахт и шкафов.



Пример Счетчик воды стоит в стояке или счетчик электричества в металлическом монтажном шкафу. Или парковочный датчик на -2 этаже подземной парковки.

4. Небольшая дальностьДальность действия сотовой станции 1-2 км в городской застройке. Этого слишком мало. Нужна на порядок бОльшая дальность связи.



Нам нужна дальнобойная телеметрия. Для того что бы покрыть город-миллионик нужны десятки тысяч базовых станций. Больше станций – дороже сеть, больше операционные затраты. Выше абонентская плата.

5. Недостаточная масштабируемость и емкость сетиСеть должна будет выдерживать подключение сотни миллионов различных устройств и датчиков. Включение еще одного миллиона не должно вызывать сложностей.



Пример Представьте, что завтра нам нужно подключить все счетчики Екатеринбурга к интернету. Каждому счетчику нужен будет модем с СИМ картой. Уже на этом этапе возникнут большие сложности. Операторы конечно будут рады. Но емкости сотовой сети навряд ли хватит. И это вызовет дополнительные трудности. Понадобятся дополнительные базовые станции и не одна-две, а тысячи. Процесс растянется на месяцы, да и вряд ли такая затея вообще окупится.

6. Низкая рентабельность

Окупаемость — ключевой параметр, который определяет будет ли устройство подключено к сети. Интернет вещей должен быть рентабельным, а подключение дешевым.



Большая дальность и высокая масштабируемость нужна еще и для того, что стоимость сетевой инфраструктуры была разумной. Представьте, у вас дальность действия станции – 1 км, что бы покрыть город нужны десятки тысяч станций. Это колоссальные инвестиции. Даже если вы добьетесь большой дальности, но емкость станции будет мала или вы будете нерационально использовать спектр. Вам потребуется больше станций, что бы выдерживать большее количество подключений. Снова дополнительные расходы.

7. Сложновато

Для того что бы передавать данные через интернет нужно подключать модем, программировать и калибровать модем. Без специалиста не обойтись. Интернет вещей должен быть простым (plug and play) и дружелюбным(user friendly)



Интернет вещей должен работать по принципу включил и забыл.



Если мы посмотрим на существующие технологии связи … И вот на стыке высокой дальности и низкого энергопотребления поялвяется технология LPWAN

Выберите два любых параметра

Не имея высоких требований к пропускной способности канала связи мы можем выбрать дальность и энергоэффективность



ZigBee GSM И вот на стыке Энергоэффективности и высокой дальности появляется новый беспроводной протокол связи – LWPAN

LPWANLow-Power Wide-Area Network —

энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия



LPWAN – разработкой и улучшением этой технологии в России и СНГ мы сегодня занимаемся.

Как это работает Сужаем полосу сигнала 100 Гц

Мощность передачи до 25 мВт на 868 МГц

Снижаем скорость передачи данных 50 бит/сек

Высокая энергетика на каждый бит информации

Высокий энергетический потенциал канала связи

Комплектующие с низким энергопотреблением

Принимающая станция с высокой

чувствительностью

Специальные математические методы обработки

радиочастотного спектра

Высокая степень утилизации спектра



Это технология которая содержит уникальное сочетание параметров. … Высокая энергетика на каждый бит информации, высокий линк-баджет и чувствительность базовых станций позволяет нам просверливать пространство, добиться большой дальности и хорошей проникающей способности.

Дальность связи 10 – 50 км

10 лет работы от батареи

Битрейт 50 – 25 600 бит/сек

Емкость: свыше 2 000 000 устройств на БС

Масштабируемость простым добавлением устройств

Высокая проникающая способность: 3 стены + 16 км

Свободное использование на 868 МГц до 25 мВт

Высокая надежность, единая точка отказа

Низкая стоимость устройств, инфраструктуры и

экосистемы

Как это работает



Это технология которая содержит уникальное сочетание параметров Мы получаем ту самую технологию которая позволит подключить армию умных устройств. 40 станций – 80 млн. устройств. Мы вписываемся в прогнозы 2020 года.




Длительность каждого сообщения несколько секунд. Он буквально просверливает пространство, стены и конструкции как паяльник масло. При том что мощность сигнала всего 25 мВт, что в 80 раз слабее вашего сотового телефона. Без интерференции или коллизий.




Характеристики… / Архитектура

Счетчик воды «АКВА-1»

Счетчик газа «ПРОМЕТЕЙ-1»

Датчик влажности почвы«АГРО МВП-1»

Электросчетчик«АМПЕР-1»

Теплораспределитель«КЕЛЬВИН-1»

Датчик углекислоты «АГРО СО2-1»

Электросчетчик«АМПЕР-3»

Модем импульсный«ТИФФАНИ»

Термоштанга«АГРО ТШ-1»

Электросчетчик«АМПЕР-1 SPLIT»

Модем интерфейсный«TDIN»

Парковочный датчикприсутствия автомобиля




Характеристики… / Архитектура




Облако. Все данные поступают через интернет, на сервер. На сервере они агрегируются и могут быть использованы любой системой или человеком.

LPWAN в ЖКХ

Управляющие компании выступают посредниками

между ресурсными организациями и

потребителями, жильцами

Они контролирую расход поставляемого ресурса,

производят расчет, взымают оплату

До 35% ресурсов «испаряется», подали 1000 м³,

собрали на 648 м³



Это была теория, а теперь практика жизни. Интересно, что у нас в России LPWAN-технология наиболее востребованной оказалась в ЖКХ. ЖКХ всем известная, а в России еще и больная тема с бабушками и долгами. Жилым фондом заведуют Управляющие компании. И вот с какие задачи и проблемы перед ними стоят: они являются посредниками между ресурсными организациями, и должны вести учет воды, электричества, тепла, газа который поставляют в многоквартирные дома подали за месяц 1000 кубов воды в дом собрали показания на бумажках, получилось 648 где 352? ваши варианты.

Куда ушли 352 куба???



Куда ушли 352 куба?

Аномальная погрешность, счетчиков

до 20%

Расход утечек

Неконтролируемые точки расхода

Перетекание воды из стояка в стояк

Протечки труб в подвалах

Перерасход норматива, «резиновые

квартиры»

Забыли сдать показания

Занизили показания

Магниты на счетчиках



потери возникают по следующим причинам (сейчас мы погрузиммся чуть чуть в ЖКХ) Аномальная погрешность водосчетчиков. жильцы ориентируются на самые дешевые приборы, а они часто некачественные с погрешностью до 20% Расход утечек - течет унитаз, медленно, дешевый счетик его не фиксирует Перерасход норматива - живут 7 платят за 1 прописанного несвоевременно сдают показания. Кто забывал сдавать показания воды? просто воровство заниженные показания (специально и по ошибке) перетекания воды из стояка в стояк неконтролируемый расход воды, полив территории, мойка полов В результате действия этих факторов в конце месяца Ук может легко недосчитаться 30% воды, которую в дом поставили. Самое интересное, что эту недосдачу УК распределяет между всеми жильцами поровну и это по закону. Считается что это вода пошла на уборку подъездов, полив цветов. Не очень справедливо, не правда ли?

LPWAN-радиомодуль

Радиомодуль интегрируется в

существующие счетчики воды.

Оптический съем показаний

Встроенный датчик магнита

«Умный» счетчик воды

Интегрируем счетчик воды с LPWAN-модулем

Погрешность счетчика не выше 2%

Чувствительность 0,015 м³

Обратный клапан

Датчик магнита

Собираем показания онлайнУстановка 15 мин, срок 10 лет, показания каждый день, масштабно



Ставим счетчик в каждую квартиру. И начинам собирать ежедневно показания всех жильцов без их непосредственного участия. В чем особенности такого решения. Простота. Как вкрутить лампочку. Мы ставим только счетчик. Больше ничего не нужно. Ни проводов, ни подведения питания. Интернет вещей должен быть простым. Радиус. Одна станция может обслуживать целый квартал и свыше 2 000 000 таких счетчиков. Масштабируемость. Если нужно подключить еще один дом, просто ставим счетчики. Экономично. В целом стоимость решения на порядок ниже любых других вариантов.

Данные как на ладониОбходчики не нужны, сводим баланс за 15 минут из любой точки мира



Удобно. Все показания видны сразу в интернете и мы их можем видеть с любого устройства. Дополнительно Обходчики стали не нужны (изменился процесс в компании) Как меняется бизнес-модель отрасли? Масштабируемость. РСО смогут контролировать напрямую ресурс, УК выйдут из этой цепочки (они часто недобросовестно относятся к своим обязанностям). Так вот появление такой технологии делаем возможным контроль потребления воды РСО напрямую. Бухгалтер раньше тратил несколько дней на обработку показаний, сейчас 10-15 минут. С ресурсными организациями рассчитываются вовремя, без конфликтов.

В доме порядок!

Небаланс сократился до 1.5%

Собираемость +30%

Нет платежных разрывов

Жильцов не дергают

Обходчики не нужны

Баланс за 15 минут

Прозрачность с РСО



Небаланс с 30% сокралится до допустимых 1.5% Собираемость денежных средств увеличилась на 30%, без платежных разрывов Порядок!

Жильцы исключены из цепочкиЧеловеческий фактор исключен, только мониторинг, счет -30%



Для жильцов Больше не надо сдавать показания. Забыли про это. Уезжают в отпуск спокойно на моря, не просят соседей. Не лазают в стояк. Оплата за воду для добросовестных жильцов снизилась на 30%. Графа ОДН с 300 рублей снизилась до 30 руб. Хуже всего пришлось недобросовестным жильцам, они стали платить реально за потребленные кубометры. Халява кончилась. Этот случай наглядно показывает как технология связи, адаптированная для простых устройств меняет подход учета ресурсов в отрасли. И делает жизнь участников процесса проще.

«Умные» электросетиВысокая масштабируемость, удаленное управление

и ограничение нагрузки



Аналогичным образом подключаются счетчики электричества. Десятки и сотни других устройств. Причем в туже самую сеть. Она универсальная.

Половина контейнеров полупустыеЗнать бы только какие…

«Умный» контейнер

Ультразвуковой датчик наполненности

Отправка данных по расписанию

Аларм при критическом уровне

Контроль наполненности контейнеровТысячи контейнеров по всему городу автономно сообщают о

наполненности в течение нескольких лет

«Умные» маршруты

Наполненные и пустые контейнеры

отображаются на карте

Построение маршрутов

Забираем только полные контейнеры

Экономим топливо, время

Предотвращаем заторы и аварии

Тысячи датчиков дыма и СОРасположены в зданиях целого города, провода не нужны, «живут» 10 лет.

Контроль открытия люковРасположены по всему городу, работают автономно годами

Контроль влажности почвыАвтономно, любое количество датчиков.

Контроль влажности полейКонтролируем влажность, поливаем только там где это необходимо

Десяткам отраслей нужен LPWANLPWAN отлично подходит для Интернета вещей, бытового и промышленного сектора, где

требуется автономная передача телеметрии на большие расстояния.



В силу своих особенностей LPWAN отлично подходит для десятков других отраслей Контроль открытия дверей Парковочные датчики Мониторинг качества воздуха Мониторинг конструкций Множество других решений Вот так новая беспроводная технология связи для интернета вещей дает нам возможность решать не только существующие проблемы, но и дополнительные возможности. В виде новых решений, о которых мы даже не задумывались, Таких как Датчики температуры колес локомотива Датчики контроля давления в шинах Датчик открытия канализационных люков Сегодня с помощь LPWAN это стало возможно. Причем реализация идей стала проще чем мы можем подумать. Это действительно просто, устанавливаешь прибор и все.

Это LPWAN – беспроводная энергоэффективная дальнобойная связьдля Интернета вещей

Машины получили свой «Wi-Fi»



Приведенные примеры -- лишь малая часть, где новая технология может применяться Машины требовали свою беспроводную технологию. И они ее получили -- LPWAN, low power wide area network. Энергоэффективная беспроводная технология связи дальнего радиуса действия для Интернета вещей. Будущее за ней.

LPWAN в России

Национальная Телематическая СетьСеть для Интернета вещей и телеметрии. 100 000 «умных» устройств.

30 регионов РФ. 5 стран СНГ.



Сейчас здесь запущена LPWAN сеть с радиусом 5 км от МикроБС

СТРИЖ Телематика

125047, Россия, Москва, 1-я Брестская, 35+7 (495) [email protected]

Юрий Шемчук, Digital-директор

http://www.strij.net/

mailto:[email protected]

Technology

Машины требуют свой "Wi-Fi"