Witajcie!

Sprawne funkcjonowanie produktów Internetu Rzeczy opiera się o skuteczne zbieranie, przesyłanie i przetwarzanie danych. Tego typu czynności wymagają jednak odpowiednich technologii, które będą przystosowane do wysokiego obciążenia transmisją danych. Pamiętajmy, że niejednokrotnie mamy do czynienia z tysiącami urządzeń działających równocześnie na określonym terenie. Każde z nich zbiera dane, przesyła je do chmury, gdzie poddawane są obróbce, i realizuje dalsze zadania.

Minie jeszcze wiele lat nim rynek przestanie być chaotycznym bytem pełnym wielu podejść, operatorów, metodyk, ekosystemów i standardów, i dojrzeje na tyle, by móc wyłonić technologicznego zwycięzcę. Jednak już dziś możemy określić trzy typy połączeń, które opanowały rynek:

• traditional cellular – w ramach której funkcjonują sieci GSM (2G), UMTS (3G) oraz LTE (4G),
• proprietary LPWA – w ramach którego działają firmy i standardy Sigfox, Lora, Ingenu,
• cellular LPWA – gdzie funkcjonuje NB-IOT, EC-GSM-IOT oraz eMTC.

Każde z tych rozwiązań zostało opracowane z myślą o zaspokojeniu pięciu podstawowych wymogów sprawnie działającego IoT:

• niskiego zużycia energii*,
• wysokiego współczynnika przesyłu danych,
• obszaru potencjalnego działania,
• dwukierunkowej komunikacji,
• mobilności.

Rozważając IoT najczęściej zetknięcie się jednak z pojęciem LPWA (Low Power Wide Area) – technologią, która została opracowana specjalnie dla celów obsługi IoT.  Dzięki tej technologii został zredukowany koszt implementacji i obsługi rozwiązań (mniej anten, połowiczny duplex, lepsza przepustowość),  przygotowano się pod obsługę rzędu miliona użytkowników na kilometr kwadratowy (optymalizacja sygnału, hybrydowe automatyczne odpowiedzi zapytań, adaptacyjna modulacja), zwiększono czas działania baterii (tzw. power saving mode, elastyczne usypianie sprzętu) co wydłuża czas funkcjonowania niektórych produktów do ponad dziesięciu lat i w końcu poprawiono samo pokrycie terenu (za pomocą lepszych technik przesyłu danych pokroju PSD).

Kontynuując powyższe rozważania można stwierdzić, że nastąpił swego rodzaju rozłam na dwa ekosystemy – proprietary LPWA oraz  cellular LPWA.  Proprietary LPWA charakteryzuje się możliwością ustanowienia prywatnej sieci bez konieczności certyfikacji, za to z niskim czasem time-to-market – co pozwala na szybką realizację pomysłu i wpuszczenie go na rynek. Obecnie na rynku funkcjonuje m.in trzech kolosów, którzy dyktują warunki:

• LORA – założona przez firmę Semtech, która opatentowała technologię CSS (Chip Spread Spectrum) umożliwiającą sprawne kodowanie i dekodowanie informacji,
• SIGFOX – firma Sigfox promuje własną technologię, która opiera się o sprawną komunikację obiektów, bramek oraz chmury,
• INGENU – konsorcjum, które oparło swe rozwiązania o technologię RPMA (Random Phase Multiple Access), która jest kombinacją stanów pozwalających na lepszą komunikację maszyny z maszyną.

Ryzyko, jakie sprowadza na siebie korzystanie z proprietary LPWA, ogranicza się zasadniczo do braku gwarancji na oferowane usługi, niepewnego czasu ich trwania/dostępności,  limitowanego wypuszczenia na określone rynki i braku możliwości migracji mającej na celu wsparcie nowszych standardów.

Po “drugiej stronie barykady” znajduje się cellular LPWA – standardy, które wprowadzane są wolniej i dłużej, ale oferują w zamian globalne pokrycie świata, jakość usługi, są wspierane w czasie rzeczywistym i na wielu systemach oraz pozwalają na migrację (upgrade) do nowszych technologii.

W tym przypadku mowa jest o trzech ekosystemach:

• eMTC – enhanced machine type communication – zoptymalizowane rozwiązanie dla mobilnych urządzeń,
• NB-IOT – narrowband IoT – zoptymalizowane rozwiązanie z minimalnymi opóźnieniami w przesyle danych. Jest ono tańsze niż eMTC i wspiera do 50 tysięcy urządzeń jednocześnie, stąd chętnie korzysta się z niego m.in. w fabrykach,
• EC-GSM-IOT ( znany dotychczas jako EC-EGPRS) – akronim od słów Extended Coverage Global System for Mobile communication Internet of Things, który opracowano z myślą o wydłużeniu działania produktów opartych o technologię GSM. Wzmocniono jakość zabezpieczeń i obniżono koszt implementacji technologii w porównaniu do GPRS.

Czy potrzebujemy tyle różnych standardów? Okazuje się, że tak. Niektóre sprawdzają się doskonale na niewielkim obszarze (NB-IOT), zaś inne lepiej poradzą sobie z większymi paczkami danych (eMTC). Czy możemy jednak wskazać jednego zwycięzcę technologii LPWA? Wszystko będzie zależeć od rynku i jego potrzeb oraz tego, jak będą rozwijać się same technologie i branża.  Na ten moment jest to wciąż temat mocno dyskusyjny i, w niektórych kręgach, kontrowersyjny.

Pozdrawiam,

Marcin Sikorski

*Ciekawostka – w branży IoT zarządzanie energią nosi nazwę HEMS (Home Energy Management Systems) i obejmuje zarówno monitoring zużycia zasobów czy ograniczanie odpadów, jak i zarządzanie budżetem czy okresowe testy jakości itp. Jest to jedna z prężniej rozwijających się odnóg smart budynków.

W razie wątpliwości, pytań lub tematu do dyskusji zawsze można pisać do mnie na mail: marcin.sikorski@test-engineer.pl  lub odwiedzić stronę www.test-engineer.pl gdzie poruszam jeszcze więcej tematyki związanej z IoT.

O autorze

Fan i pasjonat Internetu Rzeczy oraz systemów wbudowanych #embedded, który profesjonalnie acz bezlitośnie weryfikuje SMART produkty światowych marek. Od 5 lat pracuje jako Test Engineer (a ostatnio również Test Lead) w firmie Tieto. Po godzinach – pasjonat szeroko pojętej optymalizacji, Chin, wspinaczki oraz kultury. Na co dzień prowadzi bloga: test-engineer.pl