Stručně k věci
V roce 2017 se na Habr objevil článek "". V roce 2018 technický výbor "Kyberfyziologické systémy" :
GOST R "Informační technologie. Internet věcí. Termíny a definice",
GOST R "Informační technologie. Internet věcí. Referenční architektura internetu věcí a průmyslového internetu věcí", GOST R "Informační technologie. Internet věcí. Protokol výměny pro internet věcí v úzkopásmovém spektru (NB-FI)".
V únoru 2019 PNST-2019 "Informační technologie. Internet věcí. Protokol bezdrátového přenosu dat na základě úzkopásmové modulace rádiového signálu NB-Fi". Od 1. dubna 2019 začal platit a skončí 1. dubna 2022. Během tří let platnosti by měl být předběžný standard vyzkoušen v praxi, měl by být zhodnocen jeho tržní potenciál a připraveny novely standardu.
V médiích je dokument aktivně prezentován jako "první národní standard IoT Ruské federace, s perspektivou stát se mezinárodním standardem" a jako příklad je uveden realizovaný projekt na NB-Fi "VAVIOТ" .
Uf. Kolik odkazů v tak krátkém textu. Tady je — na text předběžného standardu v prvním vydání pro ty, kteří se nechtějí googlit. Technické parametry standardu je lépe prozkoumat v tomto dokumentu, v článku je nezmiňujeme.
O standardech přenosu dat IoT
Na síti můžete narazit na přibližně 300 protokolů/technologií pro přenos dat mezi zařízeními, které lze zařadit do IoT. Žijeme v Rusku, pracujeme na B2B, a proto se v publikaci dotkneme jen několika:
- NB-IoT
Standard mobilní komunikace pro telemetrická zařízení. Jeden ze tří, které jsou realizovány v sítích LTE Advanced — NB-IoT, eMTC a EC-GSM-IoT. Velká trojka mobilních operátorů v RF v letech 2017-2018 zprovoznila části sítí fungující s NB-IoT. O eMTC a EC-GSM-IoT operátoři nezapomínají, ale neděláme je nyní zvlášť.
- LoRa
Funguje na nelicencovaných frekvencích. O standardu je dobře psáno v článku z konce roku 2017 "Co je LoRaWan" na Habr. Žije na čipech Semtech.
- "Stříž"
Pracuje na nelicencovaných frekvencích. Domácí dodavatel řešení pro veřejné služby a další odvětví. Používá svůj protokol XNB. Hovoří se o výrobě v Rusku, ale slibují zajistit hromadnou výrobu čipů v Rusku až v roce 2020, zatím žijí na ON Semiconductor (ON Semiconductor AX8052F143).
- Čerstvé NB-Fi
Pracuje na nelicencovaných frekvencích. Používá stejný čip ON Semiconductor AX8052F143 jako „Stříž“, technické parametry jsou podobné, také oznámení o výrobě vlastních čipů v Rusku. Obecně se projevuje vzájemná souvislost. Protokol je otevřený.
O integraci s billingovými systémy
Pro ty, kdo se snažili sestavit si „chytrou domácnost“, se rychle ukazuje, že použití senzorů různých výrobců je významně ztíženo. I když na dvou zařízeních vidíme stejný nápis o technologii komunikace — zjistí se, že spolu komunikovat nechtějí.
V B2B segmentu je situace podobná. Vývojáři protokolů a čipů chtějí vydělávat. Pokud začínáte projekt s LoRa, budete muset v každém případě koupit zařízení na čipech Semtech. Pokud se zaměříte na domácího výrobce, můžete dostat navíc nákup služeb a základnových stanic, a v budoucnu, při úspěšném spuštění výroby čipů v Rusku, potenciálně bude možné zakoupit zařízení/elektronické součástky pouze od omezeného počtu dodavatelů.
Pracujeme s telekomunikačním vybavením a pro nás je obvyklé získávat data o telemetrii zařízení, agregovat je, normalizovat a dále předávat do různých informačních systémů. Za tento blok prací zodpovídá Forward TI (Traffic Integrator). V typickém případě to vypadá takto:
V případě rozšíření potřeb klienta na sběr dat se připojují další moduly:
Odhadem se očekává, že rychlost růstu trhu s IoT zařízeními dosáhne 18-22 % ročně na celém světě a až 25 % v Rusku. V dubnu na IoT Tech Spring 2019 v Moskvě Andrej Kolesnikov, ředitel Asociace internetu věcí, uvedl roční růst ve výši 15-17 %, ale v síti kolují různé informace. Na RIF v dubnu 2019 byly na slidech prezentovány údaje o ročním růstu ruského trhu internetu věcí o 18 % do roku 2022, a také byl uveden objem ruského trhu v roce 2018 — 3,67 miliardy dolarů. Co je zajímavé, na stejném slidu byl zmíněn i důvod pro dnešní článek „Byl schválen první ruský dokument o standardizaci v oblasti IoT…“. Podle našeho názoru je již skutečně potřeba standardně integrovat základnové stanice UNB/LPWAN a telekomunikační servery do fakturačních systémů.
Úvahy
První řádek
Protokol pro přenos dat nebo obecně realizace transportní funkce nebude mít velký význam (opět mluvíme o tom, že IoT není jen žehlička připojená k internetu, ale infrastruktura nebo ekosystém). Data budou sbírána z velmi různých zařízení a užitečné zatížení bude také různorodé. Nebude pravděpodobné, že dodavatel elektřiny vybuduje jednu síť pro sběr dat, dodavatel plynu svou druhou síť, služby odvodnění třetí atd. To není rozumné a vypadá to nepravděpodobně.
To znamená, že v dané lokalitě bude organizována síť podle jednoho principu a data bude sbírat jedna organizace. Nazvěme tuto organizaci operátor agregátor dat.
Operátor agregátor může být servisní služba, která provádí pouze přenos dat, nebo plnohodnotný prostředník, který přebírá veškeré složitosti spojené s tarifací, organizováním plateb za poskytnuté služby, spoluprací s koncovými abonenty-klienty a poskytovateli služeb.
Mnohokrát jsem viděl, jak lidé vybírají z poštovní schránky pět účtenek měsíčně, a sám tuto situaci dobře znám. Samostatná účtenka za plyn, samostatná za elektřinu, samostatná za opravy, samostatná za vodu, samostatná za údržbu domu. A to nepočítám měsíční platby, které existují pouze online – za přístup k internetu, mobilní telefon, předplatné různých služeb dodavatelů obsahu. Někde lze nastavit automatické platby, jinde to nejde. Celková situace je taková, že se to už stává tradicí – jednou měsíčně si sednout a zaplatit všechny účty, přičemž tento proces může trvat půl hodiny až hodinu, a pokud se opět něco porouchá v informačních systémech dodavatelů, musíte část plateb přesunout na jiný den. Raději bych spolupracoval s jedním poskytovatelem služeb ohledně všech záležitostí, než abych rozděloval pozornost na desítky plateb a webových stránek. Moderní banky život usnadňují, ale ne úplně.
Proto je automatické shromažďování údajů o spotřebovaných službách a převod pro koncového zákazníka plateb služeb do jednoho „okna“ požehnáním. Výše zmíněné shromažďování dat prostřednictvím integrátorů, jako je náš Forward TI, je pouze špičkou ledovce. Taffik integrátor představuje první linii, skrze kterou budou shromažďována telemetry a užitečné zatížení, a na rozdíl od poskytovatelů, kterým záleží na objemu spotřebovaného provozu jako takovém, v IoT bude dán přednost užitečnému zatížení.
Podívejme se na blízký příklad z telekomunikací, abychom zjistili, čím se první linie zabývá. Existuje operátor poskytující komunikační služby. Dochází k hovoru o délce 30 minut. 15 minut hovoru spadlo do jednoho dne, 15 do jiného. Telefonní ústředna na hranici dní rozděluje hovor a zapisuje ho do 2 CDR, vlastně udělala z jednoho hovoru dva. TI podle nepřímých znaků takový hovor spojí a předá v systému účtování údaje o jednom hovoru, i když z vybavení přišly údaje o dvou. Na úrovni sběru dat by měl být systém schopný takové kolize řešit. A následující systém by měl již přijímat normalizované údaje.
Informace v integrátoru dat nejen normalizuje, ale také obohacuje. Dalším příkladem je, že z telefonní stanice nepřicházejí data pro zonální tarifaci, ale víme, z jaké lokace byl hovor proveden, a TI přidává informace o geografických zónách tariface do dat, která předává do další informační systém. Podobným způsobem lze přidávat jakékoli vypočítané parametry. To je příklad jednoduchého zónování nebo obohacování dat.
Další funkcí integrátoru dat je agregace dat. Příklad: z zařízení přicházejí data každou minutu, zatímco do účetního systému TI odevzdává data za hodinu. V účetním systému zůstávají pouze data potřebná pro tarifaci a vystavování faktur, namísto 60 záznamů se vytváří pouze jeden. Přitom se provádí zálohování „syrových“ údajů pro případ potřeby jejich zpracování.
Druhá linie
Pokračujeme v rozvoje myšlenky o agregátorovi, který se stal plnohodnotným zprostředkovatelem. Takový operátor bude spravovat síť sběru dat a oddělovat telemetrii a užitečné zatížení. Telemetrie bude používána pro vlastní potřeby, údržbu sítě sběru dat v provozuschopném stavu, zatímco užitečné zatížení bude zpracováváno, obohacováno, normalizováno a předáváno poskytovatelům služeb.
Chvilka sebereflexe, protože je jednodušší ilustrovat na vlastním softwaru než vymýšlet abstraktní příklady.
Na této linii agregátor využívá ve svém inventáři:
- Billing, který zohledňuje příjmy připravených dat od TI, jejich přiřazení registrovaným uživatelům (abonentům), správnou tarifaci těchto dat v souladu se zvoleným tarifním plánem, tvorbu faktur a potvrzení, příjem prostředků od abonentů a jejich rozúčtování na příslušné účty a zůstatky.
- PC (Product Catalog) pro vytváření komplexních balíčkových nabídek a správu služeb v rámci těchto balíčků, nastavení pravidel pro připojení doplňkových služeb.
- BMS (Balančni management), tento systém musí být multibalanční, bude potřeba flexibilní správa odpočtů za různé služby, také umožní využití několika specializovaných billingových systémů sloužících jednotlivým službám a agregaci obdržených od nich výpočtů relevantních k celkovému zůstatku předplatitele.
- eShop pro interakci s koncovými zákazníky, vytvoření veřejného výstavu služeb, poskytování přístupu do osobního účtu se všemi moderními funkcemi, jako jsou statistiky využívání služeb, přepínání služeb online, žádosti o nové služby.
- BPM (Business Processes) automatizace obchodních procesů agregátora zaměřených jak na obsluhu předplatitelů, tak na interakci s poskytovateli služeb.
Třetí linie
Zde začíná to nejzajímavější z mého pohledu.
Za prvé, objevuje se potřeba systémů třídy PRM (Partner Management System), která umožní flexibilní správu agenturních a partnerských schémat. Bez takového systému bude obtížné řídit práci partnerů a dodavatelů.
Za druhé, objevuje se potřeba DWH (Data Warehouse) pro analýzu. Zde je prostor pro práci s Big Data na datech telemetrie a užitečné zátěže, sem také spadne vytvoření vitrín pro BI nástroje a analýzu různé úrovně.
Za třetí, a jako třešnička na dortu, můžeme doplnit komplex systémem pro predikci typu Forward Forecast. Tento systém umožní trénink matematického modelu, který leží v základu systému, segmentaci předplatitelské báze, vytváření predikcí spotřeby a chování předplatitelů.
Souhrnně se rýsuje poměrně složitá informační architektura operátora-agregátora.
Proč v článku vyčleňujeme tři linie, a ne je slučujeme? Je to proto, že obchodnímu systému obvykle záleží na několika agregovaných parametrech. Ostatní je potřeba pro monitoring, údržbu, analýzu reportů a predikci. Podrobné informace jsou vyžadovány pro bezpečnost a Big Data, protože často nevíme, které parametry a podle jakých kritérií se dostávají do analýzy v Big Data analytice, proto jsou do DWH předávány všechny data v jejich původní podobě.
V podnikových systémech s funkcemi správy – billing, PRM již není potřeba část parametrů, které přišly s vybavením, telemetrie. Proto filtrované zbytečné pole odstraníme. V případě potřeby obohacujeme data podle určitých pravidel, agregujeme a nakonec normalizujeme pro přenos do podnikových systémů.
Tak to vychází, že první řada shromažďuje surová data pro třetí řadu a přizpůsobuje je pro druhou. Druhá pracuje s normalizovanými daty a zajišťuje operativní činnost podniku. Třetí umožňuje ze surových dat vymezit bod růstu.
Co očekáváme v budoucnosti a o ekonomice projektů IoT
Nejprve o ekonomice. Výše jsme psali o objemu trhu. Zdá se, že už jsou zapojeny celkem významné peníze. Ale viděli jsme, jak se ekonomika projektů, které se snažily realizovat s naší pomocí nebo na které nás pozvali k hodnocení, neshoduje. Například jsme kalkulovali vytvoření MVNO pro M2M s využitím sim-karet pro sběr telemetrie z určitého typu vybavení. Projekt nebyl spuštěn, protože ekonomický model se ukázal jako neudržitelný.
Velké telekomunikační organizace se prosazují na trhu IoT – mají infrastrukturu, hotové technologie. Noví uživatelé v Rusku přibývají docela málo. Trh IoT však nabízí skvělé příležitosti pro růst a získání dodatečného zisku ze svých sítí. Zatím se testuje předběžný národní standard, zatímco malé nadšené firmy vybírají různé varianty realizace UNB/LPWAN, velký byznys bude investovat peníze do obsazení trhu.
Domníváme se, že časem nějaký jeden standard/protokol přenosu dat začne dominovat, jako tomu bylo u mobilní komunikace. Poté se rizika sníží a vybavení se stane přístupnějším. Ale trh k tomu momentu již může být napůl obsazen.
Běžní lidé si zvykají na službu, je pro ně pohodlné, když automatizovaná zařízení zohledňují vodu, plyn, elektřinu, internet, kanalizaci, teplo, zajišťují práci bezpečnostní a požární signalizace, tísňového tlačítka, videodohledu. Lidé dozrají k masovému využívání IoT v oblasti komunálních služeb v rozmezí následujících 2-5 let. O něco déle potrvá, než důvěřují robotům v oblasti chladniček a žehliček, ale tento čas také není daleko.
Obavy
O předběžném národním standardu NB-Fi se hlasitě mluví jako o kandidátovi na mezinárodní uznání. Mezi výhodami byla uvedena nízká cena rádiových vysílačů pro zařízení a možnost jejich výroby v Rusku. Již v roce 2017 byla v uvedeném článku na Habr oznámena:
Základna standardu NB-FI bude stát kolem 100-150 tis. rublů, rádiový modul pro připojení zařízení k síti – přibližně 800 rublů, cena kontrolérů pro sběr a přenos informací z měřiče – až 200 rublů, cena baterie – 50-100 rublů.
Ale prozatím jde pouze o plány a ve skutečnosti je důležitá část elementární báze pro zařízení vyráběna v zahraničí. V samotném PNST je výslovně uveden ON Semiconductor AX8052F143.
Chtělo by se doufat, že protokol NB-Fi bude skutečně otevřený a dostupný, bez spekulací na importu a vnucování. Stane se konkurenceschopným produktem.
IoT je trendy. Ale musíme si pamatovat, že především "internet věcí" není o itemizaci a posílání dat do cloudu ze všech možných zařízení. "Internet věcí" je o infrastruktuře a optimalizaci Machine-to-Machine. Bezdrátové sběr dat z měřičů elektrické energie samo o sobě není IoT. Naproti tomu automatizované rozdělení elektrické energie mezi spotřebitele z několika zdrojů – státních, soukromých dodavatelů – pro celé město již připomíná originální koncept internetu věcí.
Na jakém standardu byste začali budovat svou síť sběru dat? Vkládáte nějaké naděje do NB-Fi, má smysl investovat prostředky do rozvoje billingových systémů pro sběr dat z zařízení tohoto standardu? Možná jste se podíleli na realizaci projektů IoT? Podělte se o své zkušenosti v komentářích.
A hodně štěstí!
Zdroj: habr.com
