– 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 батарейки формата 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.
Из технологических недостатков следует отметить:
– энергоснабжение (либо имеем низкую скорость и частоту данных, либо необходимо организовать энергоснабжение);
– размеры (далеко не все датчики могут быть миниатюрными);
– калибровка оборудования (достоверность показаний);
– зависимость от сети передачи данных;
– отсутствие единых протоколов и стандартов для передаваемых данных, что может затруднить обработку, интеграцию и анализ данных даже в масштабах одного производства (в феврале 2022 года вышел новый стандарт ISO/IEC 30162:2022, но переход к единым правилам всё равно будет нескорым);
– уязвимость для атак извне и последующая утечка данных или получение злоумышленниками доступа к управлению оборудованием.
5G
Вы наверняка слышали о 5G. О том, что это прорыв в сфере связи и ни один новый флагман не может быть таковым, если в нём нет 5G. Ведь без него невозможно смотреть на смартфоне новый сериальчик в 4 или 8К. Поэтому надо покупать смартфоны только с этим модулем и платить на 10 000 рублей больше по сравнению с версией с модулем 4G.
Но мало кто знает, что сам стандарт проектировался не ради видео в YouTube или TikTok, а для масштабного развития и внедрения цифровых сервисов. Его «фишкой» является гибкое комбинирование сверхнизкой задержки (URLLC), высокой скорости (eMBB) и надёжности канала связи (mMTC), смотря что именно необходимо конкретному абоненту.
Проще говоря, это связь для интернета вещей. Возможно, она не совсем подходит для промышленного интернета вещей, но для умного города, здравоохранения и промышленных предприятий в черте города это идеальный вариант.
Итак, в чём же отличие 5G от 4G/LTE?
– В 8 раз лучше энергоэффективность
– В 10—100 раз больше скорость
– В 100 раз больше количество абонентов на одной базовой станции
Сравнение стандартов связи
Все, кто занимается цифровизацией на производствах и даже просто внедрением АСУ ТП, знают, что основная проблема именно в том, чтобы организовать передачу данных к датчикам или от них. Решение этого вопроса в соответствии со всеми правилами компании стоит порой в несколько раз дороже самого «железа» и программного обеспечения.
И я надеюсь, что с развитием технологии 5G данная проблема будет всё менее актуальной.
Кроме того, развитие данной технологии также поможет и внедрению более совершенных IT-систем, особенно класса MES, APS, EAM, BIM. Подробнее о них – в следующей главе. Всем этим системам нужна информация с датчиков без участия человека.
Но есть и неприятный для многих момент. Всё это потребует других компетенций от сотрудников. А значит, начнутся «оптимизации» организационной структуры и увеличение социальной напряжённости.
Давайте рассмотрим основные факторы, влияющие на скорость внедрения нового стандарта в России.
1. Положительные
– «Наверху» уже осознают необходимость двигаться в этом направлении. А значит, есть надежда, что это будут продвигать сверху вниз. А в нашей стране нередко только так всё и работает.
– К 2030 году от 5G ожидают дополнительные доходы в экономику в размере 2 трлн рублей. Это даёт надежду, что и с военными договорятся (об этом ниже), и чиновников будут подгонять.
