Kort sagt om det væsentlige
I 2017 dukkede der en artikel op på Habr “”. I 2018 arbejdede det tekniske udvalg “Cyberfysiske systemer” :
GOST R “Informations teknologi. Internet of Things. Begreber og definitioner,”
GOST R “Informations teknologi. Internet of Things. Referencearkitektur for Internet of Things og industrielt Internet of Things,” GOST R “Informations teknologi. Internet of Things. Udvekslingsprotokol for Internet of Things i smalt båndsspektrum (NB-FI).
I februar 2019 PNST-2019 “Informations teknologi. Internet of Things. Protokol til trådløs dataoverførsel baseret på smalbånd modulering af radiosignal NB-Fi.” Fra 1. april 2019 trådte den i kraft og vil være gyldig til 1. april 2022. I løbet af de tre år skal den foreløbige standard praktisk tages i brug, og dens markedspotentiale skal evalueres; ændringer til standarden skal forberedes.
I medierne bliver dokumentet aktivt præsenteret som “den første nationale IoT-standard i Rusland med udsigt til at blive en international standard”, og der gives et eksempel på det gennemførte NB-Fi “VAVIoT” .
Uhuh. Hvor mange links i sådan en kort tekst. Her er — til teksten om den foreløbige standard i dens første udgave for dem, der ikke gider at google. Specifikationerne for standarden ses bedst i dette dokument; vi vil ikke nævne dem i artiklen.
Om dataoverførselsstandarder for IoT
Man kan finde omkring 300 protokoller/teknologier til dataoverførsel mellem enheder, der kan relateres til IoT. Vi lever i Rusland, arbejder B2B, så i denne publikation vil vi kun berøre nogle få:
- NB-IoT
Mobilnetstandard for telemetri-enheder. En af tre, der implementeres i LTE Advanced-netværk — NB-IoT, eMTC og EC-GSM-IoT. Den store trio af mobiloperatører i Rusland udfoldede i 2017-2018 dele af netværk, der arbejder med NB-IoT. Om eMTC og EC-GSM-IoT glemmer operatørerne det ikke, men vi vil ikke skille dem ad lige nu.
- LoRa
Arbejder på ikke-licenserede frekvenser. Standarten er godt beskrevet i en artikel fra slutningen af 2017 “Hvad er LoRaWan” på Habr. Lever på Semtech-chips.
- “Strizh”
Opererer på uautoriserede frekvenser. Dansk leverandør af løsninger til forsyningssektoren og andre brancher. Bruger sit eget protokol XNB. Det tales om produktion i Danmark, men der loves at sikre masseproduktion af chips i Danmark først i 2020, indtil da lever de af ON Semiconductor (ON Semiconductor AX8052F143).
- Frisk NB-Fi
Opererer på uautoriserede frekvenser. Bruger den samme chip ON Semiconductor AX8052F143 som "Striz", specifikationerne er ens, der er også annonceringer om produktion af egne chips i Danmark. Generelt kan man se en forbindelse. Protokollen er åben.
Om integration med faktureringssystemer
For dem, der har forsøgt at bygge deres egen "smarte hjem", bliver det hurtigt klart, at brugen af sensorer fra forskellige producenter er betydeligt kompliceret. Selvom de to enheder viser det samme mærke for kommunikationsteknologi - viser det sig, at de ikke ønsker at kommunikere med hinanden.
I B2B-segmentet er situationen den samme. Udviklere af protokoller og chips ønsker at tjene penge. Når man starter et projekt med LoRa, vil man i hvert fald skulle købe udstyr baseret på Semtech-chips. Ved at fokusere på en dansk producent kan man få købsbelastninger i form af tjenester og basestationer, og i fremtiden, ved en vellykket opstart af chipproduktion i Danmark, kan man potentielt kun købe udstyr/komponenter fra et begrænset antal leverandører.
Vi arbejder med telekommunikationsudstyr, og det er almindeligt for os at modtage data via udstyrets telemetri, aggregere, normalisere og videreformidle dem til forskellige informationssystemer. For dette arbejdsområde er Forward TI (Traffic Integrator) ansvarlig. I den typiske konfiguration ser det således ud:
I tilfælde af udvidelse af kundens behov for datainsamling tilsluttes der yderligere moduler:
Den forventede vækstrate for IoT-enheder er 18-22% årligt globalt og op til 25% i Rusland. I april på IoT Tech Spring 2019 i Moskva nævnte Andrey Kolesnikov, direktør for Foreningen for Internet of Things, en årlig vækst på 15-17%, men der cirkulerer forskellige oplysninger på nettet. På RIF i april 2019 præsenterede de data om den årlige vækst på det russiske marked for Internet of Things på 18% frem til 2022, og der blev også angivet volumen af det russiske marked i 2018 — $3,67 milliarder. Bemærkelsesværdigt er, at der på samme slide blev nævnt den anledning, der førte til denne artikel: "Den første russiske dokumentation om standardisering inden for IoT er godkendt...". Efter vores opfattelse er der allerede et reelt behov for at integrere basestationer UNB/LPWAN og telekommunikationsservere i faktureringssystemer som en standard.
Refleksioner
Første linje
Protokollen til dataoverførsel eller overhovedet implementeringen af transportfunktionen vil ikke have stor betydning (det er vi tilbage til, at IoT ikke bare er et strygejern, der er tilsluttet internettet, men en infrastruktur eller økosystem). Data vil blive indsamlet fra helt forskellige enheder, og belastningen vil også være forskellig. Det er næppe sandsynligt, at en el-leverandør bygger et datainsamlingsnetværk, gasleverandøren et andet netværk, kloakeringen et tredje osv. Det er ikke rationelt og ser usandsynligt ud.
Så i en betinget lokation vil de organisere et netværk efter ét princip, og data vil blive indsamlet af én organisation. Lad os kalde en sådan organisation for en dataaggregator.
Dataaggregatoren kan være en servicetjeneste, der kun udfører dataoverførsler, eller en fuldgyldig mellemmand, der påtager sig alle udfordringerne ved taksering, organisering af betaling for de leverede tjenester, interaktion med slutbrugerklienter og tjenesteudbydere.
Jeg har mange gange set, hvordan folk hiver 5 regninger ud af postkassen hver måned; jeg kender selv en sådan situation. En separat regning for gas, en for elektricitet, en for det nødvendige vedligehold, en for vand, og en for boligservice. Og det er ikke engang medregnet de månedlige fakturaer, der kun findes online – betaling for internetadgang, mobiltelefon, abonnementer på forskellige indholdsudbyderes tjenester. Nogle steder kan man indstille automatisk betaling, andre steder kan man ikke. Men den generelle situation er, at det allerede er ved at blive en tradition – at sætte sig ned en gang om måneden og betale alle regningerne, og processen kan strække sig over en halv time til en time, og hvis der igen er problemer med en af udbyderne, må man skubbe nogle betalinger til en anden dag. Jeg ville foretrække at interagere med én serviceudbyder for alle spørgsmål i stedet for at dele opmærksomheden på et dusin regninger og hjemmesider. Moderne banker forenkler livet, men ikke helt.
Derfor er automatisk indsamling af data om forbrugte tjenester og overførsel af betalinger for tjenester til én "vindue" – en velsignelse. Den tidligere nævnte indsamling af data via trafikintegratorer, som vores Forward TI, er kun toppen af isbjerget. Trafikintegratoren repræsenterer den første linje, hvorigennem telemetridata og nyttelast vil blive indsamlet, og i modsætning til udbydere, der er interesserede i trafikforbruget i sig selv, vil IoT prioritere nyttelasten.
Lad os tage et nært eksempel fra telekommunikation og se, hvad den første linje beskæftiger sig med. Der er en operatør, der leverer kommunikationstjenester. Der sker et opkald, der varer i 30 minutter. 15 minutter af opkaldet falder i den ene dag, og 15 minutter i den anden. Telefonsystemet ved dagskiftet opdeler opkaldet og registrerer det i 2 CDR'er, effektivt laver det ét opkald om til to. TI vil ved hjælp af indirekte tegn samle dette opkald og sende data om ét opkald til takseringssystemet, selvom dataene fra udstyret kom om to. På dataniveauet bør der være et system, der kan håndtere sådanne sammenstød. Det næste system skal så modtage allerede normaliserede data.
Oplysninger i trafikintegratoren normaliseres ikke kun, men beriges også. Et andet eksempel: fra telefonsystemet modtages der ikke data til zonetarifering, men vi ved, fra hvilken lokation opkaldet blev foretaget, og TI tilføjer oplysninger om de geografiske zoner for tarifering til de data, der sendes til det næste informationssystem. På samme måde kan eventuelle beregnede parameterer angives. Dette er et eksempel på simpel zonering eller databerigelse.
En anden funktion af trafikintegratoren er dataaggregering. Eksempel: udstyret sender data hvert minut, mens TI sender data til regnskabssystemet for en time. I regnskabssystemet forbliver kun de data, der er nødvendige for tarifering og fakturering, i stedet for 60 poster, laves der kun én. Samtidig foretages der sikkerhedskopiering af de "rå" data i tilfælde af, at de skal behandles.
Anden linje
Vi fortsætter med at udvikle ideen om aggregator, der er blevet en fuldgyldig mellemmand. En sådan operatør vil servicere netværket til datainsamling og adskille telemetri fra nyttelasten. Telemetri vil blive brugt til egne behov, til at opretholde datainsamlingsnetværket i god stand, mens nyttelasten vil blive behandlet, beriget, normaliseret og sendt til tjenesteudbydere.
Et øjeblik af selvreklame, fordi det er nemmere at illustrere med egen software end at finde på abstrakte eksempler.
På denne linje bruger aggregatorens inventar:
- Billing, der tager højde for modtagelsen af de forberedte data fra TI, tilknytningen til registrerede forbrugere (abonnenter), korrekt tarifering af disse data i henhold til det anvendte tarifplan, udarbejdelse af fakturaer og kvitteringer, modtagelse af midler fra abonnenterne og fordeling af dem på de relevante konti og saldi.
- PC (Produktkatalog) til oprettelse af komplekse pakkeløsninger og administration af tjenester som en del af disse pakker, angivelse af regler for tilslutning af ekstra tjenester.
- BMS (Balance Manager), dette system skal nødvendigvis være multibalance, der kræves fleksibel administration af forbrugsafgifter for forskellige tjenester, det vil også give mulighed for anvendelse af flere specialiserede faktureringssystemer, der betjener enkeltstående tjenester, samt aggregation af de opnåede beregninger i relation til den samlede balance for abonnenten.
- eShop til interaktion med slutbrugere, oprettelse af en offentlig platform for tjenester, som giver adgang til Brugerpanel med alle moderne funktioner såsom servicebrugsstatistik, online skift af tjenester og anmodninger om nye tjenester.
- BPM (Business Process) automatisering af forretningsprocesser for aggregatorer, der både fokuserer på at betjene abonnenter og på interaktionen med tjenesteudbydere.
Tredje linje
Her begynder det mest interessante, efter min mening.
For det første opstår behovet for systemer i PRM (Partner Management System)-klassen, som gør det muligt at administrere agent- og partnerordninger fleksibelt. Uden et sådant system vil det være vanskeligt at håndtere arbejdet med partnere og leverandører.
For det andet opstår behovet for DWH (Data Warehouse) til analyse. Her er der plads til at arbejde med Big Data baseret på telemetridata og nyttelast, samt oprettelse af dashboards for BI-værktøjer og analyser på forskellige niveauer.
For det tredje, og som kirsebærret på kagen, kan systemet suppleres med en prognosesystemtype såsom Forward Forecast. Dette system vil muliggøre træning af den matematiske model, der ligger til grund for systemet, segmentere abonnentbasen, danne forbrugs- og adfærdsmønstre.
Sammenlignet former der sig en temmelig kompleks informationsarkitektur for aggregatoroperatøren.
Hvorfor skelner vi i artiklen mellem tre linjer i stedet for at samle dem? Grunden er, at flere aggregerede parametre normalt er vigtige for forretningssystemet. Det øvrige er nødvendigt til overvågning, vedligeholdelse, analyse af rapportering og prognose. Detaljerede oplysninger er nødvendige for sikkerhed og Big Data, fordi vi ofte ikke ved, hvilke parametre og kriterier der anvendes til at analysere i Big Data-analyse, derfor overføres alle data til DWH i deres oprindelige form.
I forretningssystemer med administrationsfunktioner – fakturering, PRM er en del af parametrene, der kommer fra udstyret, telemetri, ikke længere nødvendig. Derfor filtrerer vi overflødige felter, fjerner dem. Om nødvendigt beriger vi data ifølge nogle regler, aggregerer og i slutningen normaliserer vi dem til overførsel til forretningssystemerne.
Sådan bliver det, at første linje indsamler rådata til tredje linje og tilpasser dem til den anden. Den anden arbejder med normaliserede data og sikrer virksomhedens operationelle drift. Den tredje gør det muligt at udtrække vækstpunkter fra rådata.
Hvad forventer vi i fremtiden og omkring økonomien i IoT-projekter
Først om økonomien. Ovenfor skrev vi om markedets omfang. Det ser ud til, at der allerede er investeret en betydelig sum penge. Men vi har set, hvordan økonomien i projekter, der forsøgte at blive gennemført med vores hjælp eller som vi blev inviteret til at vurdere, ikke stemmer overens. For eksempel beregnede vi oprettelsen af MVNO til M2M ved brug af sim-kort til indsamling af telemetri fra en bestemt type udstyr. Projektet blev ikke lanceret, fordi den økonomiske model viste sig at være uholdbar.
Store telekommunikationsorganisationer bevæger sig ind på IoT-markedet – de har infrastrukturen, de færdige teknologier. Antallet af nye menneskelige abonnenter i Rusland vokser meget lidt. Men IoT-markedet tilbyder fremragende muligheder for vækst og ekstra profit fra deres netværk. Indtil den foreløbige nationale standard testes, og mens små iværksætterfirmaer vælger forskellige implementeringsmuligheder for UNB/LPWAN, vil den store virksomhed investere ressourcer i markedsfangst.
Vi mener, at med tiden vil en bestemt standard/protokol til datatransmission begynde at dominere, som det skete med mobilkommunikation. Efter dette vil risiciene falde, og udstyret vil blive mere tilgængeligt. Men markedet kan på det tidspunkt allerede være halvdelen erobret.
Almindelige mennesker vænner sig til servicen; det er praktisk, når automatiserede enheder holder styr på vand, gas, lys, internet, kloak, varme, og sikrer drift af alarmsystemer, brandalarmanlæg, nødknapper, videoovervågning. Folk vil modne til massivt brug af IoT i forsyningssektoren inden for de næste 2-5 år. Det vil tage lidt længere tid at stole på robotter til køleskabet og strygejernet, men den tid er heller ikke langt væk.
Bekymringer
Det forudsete nationale standard for NB-Fi er blevet stærkt præsenteret som en kandidat til international anerkendelse. Blandt fordelene nævnes lave omkostninger ved radiosendere til enheder og muligheden for at producere dem i Rusland. Allerede i 2017 blev det nævnt i den ovennævnte artikel på Habra,
En basestation for standarden NB-Fi vil koste omkring 100-150.000 rubler, radiomodulet til at forbinde enheden til nettet — omkring 800 rubler, prisen på controllere til indsamling og overførsel af information fra måleren — op til 200 rubler, og prisen på batteriet — 50-100 rubler.
Men indtil videre er det kun planer, og en vigtig del af komponenterne til enhederne produceres i udlandet. Den præciserede PNST indeholder klart ON Semiconductor AX8052F143.
Man håber, at protokollen NB-Fi virkelig vil være åben og tilgængelig, uden spekulationer om importsubstitution og påtvungenhed. Det vil blive et konkurrencedygtigt produkt.
IoT er moderne. Men man skal huske, at ‘internet of things’ først og fremmest ikke handler om itemisering og masseoverførsel af data til skyen fra alt, hvad der er muligt. ‘Internet of things’ handler om infrastruktur og optimering af Machine-to-Machine. Trådløs indsamling af data fra el-målere er ikke IoT i sig selv. Men automatiseret distribution af elektricitet til forbrugerne fra flere kilder — offentlige og private leverandører — for hele befolkningen ligner allerede den originale koncept af internettet af tingene.
På baggrund af hvilken standard ville du bygge dit datainsamlingsnetværk? Har du nogen forventninger til NB-Fi, skal man investere i udviklingen af bilingsystemer til indsamling af data fra enhederne med denne standard? Har du måske deltaget i implementeringen af IoT-projekter? Del dine erfaringer i kommentarerne.
Og held og lykke!
Kilde: habr.com
