Kurz und bündig
Im Jahr 2017 erschien im Habr ein Artikel „“. Im Jahr 2018 arbeitete der Technische Ausschuss „Cyber-Physikalische Systeme“ :
GOST R „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Begriffe und Definitionen“,
GOST R „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Referenzarchitektur des Internet der Dinge und des industriellen Internets der Dinge“, GOST R „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Austauschprotokoll für das Internet der Dinge im schmalbandigen Spektrum (NB-FI)“.
Im Februar 2019 PNST-2019 „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Protokoll zur drahtlosen Datenübertragung auf Basis der schmalbandigen Modulation des Funksignals NB-Fi“. Ab dem 1. April 2019 trat er in Kraft und wird am 1. April 2022 auslaufen. In den drei Jahren der Gültigkeit muss der Vorabstandard in der Praxis getestet, sein Markpotenzial bewertet und Änderungen am Standard vorbereitet werden.
In den Medien wird das Dokument aktiv als „der erste nationale IoT-Standard der RF, mit der Perspektive, ein internationaler Standard zu werden“ positioniert, und als Beispiel wird das auf NB-Fi realisierte Projekt „WAVIOT“ .
Uhh. So viele Links in so einem kurzen Text. Hier ist — auf den Text des ersten Entwurfs des Vorabstandards für diejenigen, die faul sind zu googeln. Die technischen Parameter des Standards sollten besser in diesem Dokument eingesehen werden, wir werden sie in diesem Artikel nicht erwähnen.
Über Datenübertragungsstandards für IoT
Im Internet kann man auf rund 300 Protokolle / Technologien zur Datenübertragung zwischen Geräten stoßen, die dem IoT zuzurechnen sind. Wir leben in Russland und arbeiten im B2B-Bereich, daher werden wir in der Veröffentlichung nur einige davon ansprechen:
- NB-IoT
Standards für Mobilfunknetze für Telemetriegeräte. Eines von dreien, die in LTE Advanced-Netzen umgesetzt werden - NB-IoT, eMTC und EC-GSM-IoT. Die große Drei der Mobilfunkanbieter der RF haben in den Jahren 2017-2018 Bereiche von Netzen eingerichtet, die mit NB-IoT arbeiten. Die Anbieter vergessen eMTC und EC-GSM-IoT nicht, aber wir werden sie jetzt nicht gesondert erwähnen.
- LoRa
Arbeitet auf lizenzfreien Frequenzen. Der Standard wird gut in dem Artikel von Ende 2017 „Was ist LoRaWan“ auf Habr beschrieben. Er läuft auf Chips von Semtech.
- „Strizhi“
Arbeitet auf nicht lizenzierten Frequenzen. Inländischer Anbieter von Lösungen für die Wohnungswirtschaft und andere Branchen. Verwendet das eigene Protokoll XNB. Es wird über die Produktion in Russland gesprochen, aber die Massenerzeugung von Chips in Russland wird erst für das Jahr 2020 versprochen, derzeit leben sie von ON Semiconductor (ON Semiconductor AX8052F143).
- Frisches NB-Fi
Arbeitet auf nicht lizenzierten Frequenzen. Verwendet denselben Chip, den ON Semiconductor AX8052F143, wie der „Stätz“, technische Eigenschaften sind ähnlich, ebenfalls Ankündigungen zur Produktion eigener Chips in Russland. Insgesamt ist eine Verknüpfung erkennbar. Protokoll ist offen.
Zur Integration mit Abrechnungssystemen
Für diejenigen, die versucht haben, ein "smartes Zuhause" zusammenzustellen, wird schnell offensichtlich, dass die Verwendung von Sensoren verschiedener Hersteller erheblich erschwert wird. Selbst wenn auf zwei Geräten dieselbe Aufschrift zur Kommunikationstechnologie zu sehen ist, stellt sich heraus, dass sie nicht miteinander kommunizieren wollen.
Im B2B-Segment ist die Situation ähnlich. Protokoll- und Chipentwickler möchten verdienen. Wenn man ein Projekt mit LoRa beginnt, muss man in jedem Fall Geräte mit Semtech-Chips kaufen. Achtet man auf einen inländischen Hersteller, kann man zusätzlich den Kauf von Dienstleistungen und Basisstationen erhalten, und in Zukunft, bei erfolgreichem Produktionsstart der Chips in Russland, könnte das benötigte Equipment/ die Bauteile nur bei einer begrenzten Anzahl von Anbietern erhältlich sein.
Wir arbeiten mit Telekommunikationsausrüstungen und es ist für uns gewöhnlich, Daten zur Telemetrie der Geräte zu erhalten, zu aggregieren, zu normalisieren und weiter an verschiedene Informationssysteme zu übertragen. Für diesen Arbeitsblock ist Forward TI (Traffic Integrator) zuständig. In der typischen Variante sieht das so aus:
Im Falle einer Erweiterung der Datensammlungsbedürfnisse des Kunden werden zusätzliche Module angeschlossen:
Die geschätzte Wachstumsrate des IoT-Gerätemarktes liegt weltweit bei 18-22 % pro Jahr und in Russland bei bis zu 25 %. Im April 2019, während der IoT Tech Spring in Moskau, nannte Andrey Kolesnikov, Direktor der Internet of Things Association, ein jährliches Wachstum von 15-17 %, aber verschiedene Informationen kursieren im Netz. Auf der RIF im April 2019 wurden auf Folien Daten über ein jährliches Wachstum des russischen Marktes für das Internet der Dinge von 18 % bis 2022 präsentiert; dort wurde auch das Volumen des russischen Marktes im Jahr 2018 — 3,67 Milliarden USD — angegeben. Bemerkenswert ist, dass auf dieser Folie auch auf den Anlass für den heutigen Artikel hingewiesen wurde: "Das erste russische Dokument zur Standardisierung im Bereich IoT wurde genehmigt ...". Nach unserer Meinung besteht bereits ein echter Bedarf, Basistationen für UNB/LPWAN und Telekommunikationsserver standardmäßig in Abrechnungssysteme zu integrieren.
Überlegungen
Erste Zeile
Das Protokoll zur Datenübertragung oder überhaupt die Implementierung einer Transportfunktion wird von großer Bedeutung sein (das sind wir wieder bei der Tatsache, dass IoT nicht einfach ein Bügeleisen ist, das mit dem Internet verbunden ist, sondern eine Infrastruktur oder ein Ökosystem). Daten werden von völlig unterschiedlichen Geräten gesammelt und die Payload wird ebenfalls variieren. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Energieversorgungsunternehmen ein einzelnes Netzwerk zur Datensammlung aufbaut, ein Gasversorger sein eigenes zweites Netzwerk, ein Abwasserentsorgungsdienst ein drittes usw. Das ist nicht rational und wirkt wenig wahrscheinlich.
Das bedeutet, dass an einem bestimmten Standort ein Netzwerk nach einem einzigen Prinzip organisiert wird und die Datensammlung von einer Organisation erledigt wird. Nennen wir eine solche Organisation die Datenaggregator-Operation.
Der Datenaggregator kann ein Serviceanbieter sein, der nur die Datenübertragung durchführt, oder ein vollwertiger Vermittler, der alle Schwierigkeiten der Tarifgestaltung, der Organisation der Bezahlung erbrachter Dienstleistungen, der Interaktion mit Endkunden und Dienstanbietern übernimmt.
Ich habe oft gesehen, wie Menschen aus ihrem Briefkasten etwa fünf Rechnungen monatlich herausnehmen. Für mich selbst ist diese Situation vertraut. Eine separate Rechnung für Gas, eine für Strom, eine für die grundlegende Instandhaltung, eine für Wasser, eine für den Hausservice. Und das ist ohne die monatlichen Rechnungen zu zählen, die nur online existieren – Zahlung für Internetzugang, Mobilfunk, Abonnements für verschiedene Content-Anbieter. An manchen Stellen kann man die automatische Zahlung einrichten, an anderen nicht. Aber die allgemeine Situation ist so, dass es schon zur Tradition geworden ist, einmal im Monat alles zu bezahlen. Der Prozess kann sich über eine halbe Stunde bis eine Stunde ziehen, und wenn einmal wieder etwas in den Informationssystemen der Anbieter nicht funktioniert, muss man einen Teil der Zahlungen auf einen anderen Tag verschieben. Ich würde es bevorzugen, mit einem einzigen Dienstleister für alle Anliegen zu interagieren, anstatt meine Aufmerksamkeit auf ein Dutzend Rechnungen und Websites zu verteilen. Moderne Banken erleichtern das Leben, aber nicht vollständig.
Deshalb ist die automatische Datensammlung über die konsumierten Dienstleistungen und die Übertragung der Zahlungen für den Endkunden in ein einziges „Fenster“ ein Segen. Die oben erwähnte Datensammlung über Traffic-Integratoren, wie unser Forward TI, ist nur die Spitze des Eisbergs. Der Traffic-Integrator stellt die erste Linie dar, über die Telemetriedaten und Payload gesammelt werden. Im Gegensatz zu den Anbietern, für die das Volumen des Datenverbrauchs an sich wichtig ist, wird im IoT der Fokus auf der Payload liegen.
Betrachten wir an einem für uns vertrauten Beispiel aus der Telekommunikation, womit die erste Linie beschäftigt ist. Es gibt einen Betreiber, der Kommunikationsdienstleistungen anbietet. Ein Anruf dauert 30 Minuten. 15 Minuten des Anrufs fallen in einen Tag, die anderen 15 Minuten in einen anderen. Die Telefonanlage hat den Anruf an der Tagesgrenze in zwei CDRs aufgeteilt, im Grunde aus einem Anruf zwei gemacht. Der TI wird diesen Anruf aufgrund indirekter Hinweise zusammenfügen und der Abrechnungssystem die Daten über einen Anruf übermitteln, obwohl vom Equipment Daten über zwei Anrufe eingegangen sind. Auf der Ebene der Datensammlung sollte es ein System geben, das solche Kollisionen lösen kann. Das nächste System sollte bereits normalisierte Daten erhalten.
Die Informationen im Traffic-Integrator werden nicht nur normalisiert, sondern auch angereichert. Ein weiteres Beispiel: Von der Telefonanlage kommen keine Daten für die zonale Abrechnung, aber wir wissen, aus welcher Lokation der Anruf getätigt wurde, und TI fügt Informationen über die geografischen Zonen der Abrechnung in die Daten ein, die an das nächste Informationssystem übermittelt werden. Ähnlich können beliebige berechnete Parameter festgelegt werden. Dies ist ein Beispiel für einfaches Zoning oder Datenanreicherung.
Eine weitere Funktion des Traffic-Integrators ist die Datenaggregation. Beispiel: Von der Hardware kommen jede Minute Daten, während TI die Daten stündlich an das Abrechnungssystem übergibt. Im Abrechnungssystem verbleiben nur die für die Abrechnung und Rechnungsstellung benötigten Daten, anstelle von 60 Einträgen wird nur einer erstellt. Dabei erfolgt die Sicherung der „rohen“ Daten für den Fall, dass sie verarbeitet werden müssen.
Zweite Linie
Wir werden die Idee des Aggregators weiterentwickeln, der zu einem vollwertigen Vermittler geworden ist. Ein solcher Betreiber wird das Netzwerk zur Datensammlung betreuen und die Telemetrie von der Nutzlast trennen. Die Telemetrie wird für eigene Zwecke verwendet, um das Netzwerk zur Datensammlung in einwandfreiem Zustand zu halten, während die Nutzlast bearbeitet, angereichert, normalisiert und an die Dienstleister übermittelt wird.
Eine Minute Eigenwerbung, denn es ist einfacher, mit eigener Software zu illustrieren als abstrakte Beispiele zu erfinden.
In dieser Linie nutzt der Aggregator in seinem Inventar:
- Billing, das die Einnahmen aus den vorbereiteten Daten von TI erfasst, diese an registrierte Verbraucher (Abonnenten) bindet, eine korrekte Abrechnung dieser Daten gemäß dem verwendeten Tarifplan durchführt, Rechnungen und Quittungen erstellt, Zahlungen von Abonnenten entgegennimmt und sie auf die entsprechenden Konten und Bilanzen verteilt.
- PC (Produktkatalog) zur Erstellung komplexer Paketangebote und Verwaltung der Dienstleistungen innerhalb dieser Pakete, Festlegung von Regeln für die Aktivierung zusätzlicher Dienstleistungen.
- BMS (Balance-Manager), dieses System muss unbedingt multi-bilanziell sein, es wird flexibles Management von Abrechnungen für verschiedene Dienstleistungen erfordern, ebenso wird es die Möglichkeit bieten, mehrere spezialisierte Abrechnungssysteme für einzelne Dienstleistungen zu nutzen und die erhaltenen Abrechnungen auf das gesamte Guthaben des Abonnenten zu aggregieren.
- eShop zur Interaktion mit Endverbrauchern, zur Erstellung einer öffentlichen Dienstleistungsvitrine, zur Bereitstellung des Zugangs zum persönlichen Bereich mit allen modernen Annehmlichkeiten wie Nutzungsstatistiken, Online-Dienstwechsel und Anfragen für neue Dienstleistungen.
- BPM (Business-Prozesse) Automatisierung der Geschäftsprozesse des Aggregators, die sowohl auf die Betreuung von Abonnenten als auch auf die Interaktion mit Dienstleistern ausgerichtet sind.
Dritte Linie
Hier beginnt aus meiner Sicht das Interessanteste.
Erstens entsteht die Notwendigkeit für Systeme der PRM-Klasse (Partner-Management-System), das es ermöglicht, Agentur- und Partnerschema flexibel zu verwalten. Ohne ein solches System wird es schwierig sein, die Arbeit von Partnern und Anbietern zu steuern.
Zweitens entsteht der Bedarf an DWH (Data Warehouse) für Analysen. Hier gibt es viel Raum für Big Data auf Basis von Telemetriedaten und Nutzlast, zudem wird es hier auch um die Erstellung von Dashboards für BI-Tools und Analysen verschiedenen Niveaus gehen.
Drittens, und als das i-Tüpfelchen, kann man das System um eine Vorhersagemodellierung wie Forward Forecast ergänzen. Dieses System ermöglicht es, das mathematische Modell, das der Systematik zugrunde liegt, zu trainieren, die Abonnentendatenbank zu segmentieren und Verbrauchs- sowie Verhaltensprognosen für Abonnenten zu erstellen.
Insgesamt zeichnet sich eine recht komplexe Informationsarchitektur des Aggregator-Betreibers ab.
Warum heben wir in dem Artikel drei Linien hervor und fassen sie nicht zusammen? Der Grund ist, dass für das Geschäftssystem gewöhnlich mehrere aggregierte Parameter wichtig sind. Das andere ist für Überwachung, Wartung, Berichtsanalyse und Prognosen erforderlich. Detaillierte Informationen sind für Sicherheit und Big Data erforderlich, da wir oft nicht wissen, welche Parameter und nach welchen Kriterien in Big Data Analysen einfließen, weshalb im DWH alle Daten im Originalformat übermittelt werden.
In Geschäftssystemen mit Verwaltungsfunktionen wie Abrechnung und PRM sind einige der Parameter, die mit der Hardware und der Telemetrie kamen, nicht mehr erforderlich. Daher filtern wir unnötige Felder heraus und entfernen sie. Bei Bedarf bereichern wir die Daten nach bestimmten Regeln, aggregieren sie und normalisieren sie schließlich für die Übertragung in Geschäftssysteme.
So kommt es, dass die erste Linie Rohdaten für die dritte Linie sammelt und diese für die zweite anpasst. Die zweite Linie arbeitet mit normalisierten Daten und sorgt für den operativen Betrieb des Unternehmens. Die dritte Linie ermöglicht es, Wachstumsmöglichkeiten aus Rohdaten zu erkennen.
Was wir in Zukunft vom IoT-Projekten erwarten
Zunächst zur Wirtschaftlichkeit. Wir haben oben über das Marktvolumen geschrieben. Es scheint, dass bereits erhebliche Summen investiert wurden. Aber wir haben gesehen, wie die Wirtschaftlichkeit von Projekten, bei denen wir unterstützten oder zu deren Bewertung wir eingeladen wurden, nicht funktioniert hat. Zum Beispiel haben wir die Schaffung eines MVNO für M2M mit Nutzung von SIM-Karten zur Datenerfassung von bestimmten Arten von Geräten kalkuliert. Das Projekt wurde nicht gestartet, da das wirtschaftliche Modell als nicht tragfähig erwiesen wurde.
Große Telekommunikationsunternehmen dringen in den IoT-Markt ein – sie verfügen über die Infrastruktur und die erforderlichen Technologien. Neue Abonnenten in Russland treten nur spärlich auf. Der IoT-Markt hingegen bietet hervorragende Wachstumschancen und Möglichkeiten zur Gewinnmaximierung aus ihren Netzwerken. Während ein vorläufiger nationaler Standard getestet wird und kleinere, enthusiastische Unternehmen verschiedene Umsetzungsvarianten für UNB/LPWAN wählen, wird die große Wirtschaft Geld in die Markteroberung investieren.
Wir glauben, dass sich eines Tages ein bestimmter Standard/Datenübertragungsprotokoll durchsetzen wird, ähnlich wie es mit der Mobilfunkkommunikation der Fall war. Danach werden die Risiken sinken und die Geräte werden erschwinglicher. Aber der Markt könnte bis dahin bereits zur Hälfte erobert sein.
Die normalen Menschen gewöhnen sich an den Service; es ist ihnen angenehm, wenn automatisierte Geräte Wasser, Gas, Strom, Internet, Abwasser, Wärme registrieren und den Betrieb von Alarm- und Brandschutzsystemen, Notrufknöpfen und Videoüberwachung gewährleisten. Die Menschen werden in den nächsten 2-5 Jahren bereit sein, IoT im Bereich der Wohnungswirtschaft massenhaft zu nutzen. Ein wenig mehr Zeit wird benötigt, um den Robotern Kühlschrank und Bügeleisen anzuvertrauen, aber auch diese Zeit steht nicht in weiter Ferne.
Besorgnisse
Der vorläufige nationale Standard NB-Fi wurde lautstark als Kandidat für internationale Anerkennung angekündigt. Zu den Vorteilen gehören die niedrigen Kosten für die Funktransmitter der Geräte und die Möglichkeit ihrer Produktion in Russland. Bereits 2017 wurde in dem oben genannten Artikel auf Habr angekündigt:
Eine Basisstation des Standards NB-Fi wird voraussichtlich zwischen 100.000 und 150.000 Rubel kosten, das Funkmodul zur Verbindung des Geräts mit dem Netzwerk liegt bei etwa 800 Rubel, die Kosten für die Controller zur Erfassung und Übertragung von Informationen vom Zähler betragen bis zu 200 Rubel, der Preis für die Batterie liegt zwischen 50 und 100 Rubel.
Aber bisher sind das nur Pläne, und ein wesentlicher Teil der Bauelemente für Geräte wird im Ausland produziert. Im Nationalen Standard ist ausdrücklich der ON Semiconductor AX8052F143 erwähnt.
Man hofft, dass das Protokoll NB-Fi tatsächlich offen und zugänglich sein wird, ohne Spekulationen über Importersatz und Aufdrängung. Es wird ein wettbewerbsfähiges Produkt werden.
IoT ist in Mode. Aber man muss daran denken, dass der 'Internet der Dinge' in erster Linie nicht um die Itemisierung und das Anhängen des Datenversands in die Cloud für alles, was möglich ist, geht. Der 'Internet der Dinge' bezieht sich auf Infrastruktur und die Optimierung von Machine-to-Machine. Die drahtlose Datenerfassung von Stromzählern ist an sich kein IoT. Die automatisierte Verteilung von Strom an Verbraucher aus mehreren Quellen – von staatlichen und privaten Anbietern – für eine ganze Gemeinde wirkt dagegen schon wie das ursprüngliche Konzept des Internets der Dinge.
Auf welcher Grundlage würden Sie Ihr Datensammelsystem aufbauen? Setzen Sie Hoffnungen auf NB-Fi und sollten Mittel in die Entwicklung von Abrechnungssystemen für die Datenerfassung mit Geräten dieses Standards investiert werden? Haben Sie vielleicht an der Umsetzung von IoT-Projekten teilgenommen? Teilen Sie Ihre Erfahrungen in den Kommentaren.
Viel Glück!
Quelle: habr.com
