Kurz und bündig
Im Jahr 2017 erschien auf Habr ein Artikel “”. Im Jahr 2018 arbeitete das technische Komitee „Cyber-physikalische Systeme“ :
GOST R „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Begriffe und Definitionen“
, GOST R „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Referenzarchitektur des Internets 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 PNT-2019 „Informationstechnologien. Internet der Dinge. Protokoll zur drahtlosen Datenübertragung auf Basis der schmalbandigen Modulation des Funksignals NB-Fi“. Seit dem 1. April 2019 ist es in Kraft und wird am 1. April 2022 auslaufen. Während der dreijährigen Gültigkeit des vorläufigen Standards muss dieser praktisch erprobt werden, sein Marktpotential bewertet und Änderungen am Standard vorbereitet werden.
In den Medien wird das Dokument aktiv als „der erste nationale IoT-Standard der RF beschrieben, mit der Perspektive, ein internationaler Standard zu werden“, und als Beispiel wird das auf NB-Fi umgesetzte „VAVIOТ“ genannt. .
Wow. So viele Links in diesem kurzen Text. Hier ist — zum Text des vorläufigen Standards in der ersten Ausgabe für diejenigen, die keine Lust zum Googeln haben. Die technischen Spezifikationen des Standards sollten besser in diesem Dokument betrachtet werden, auf die wir im Artikel nicht eingehen werden.
Über IoT-Datenübertragungsstandards
Im Internet kann man auf etwa 300 Protokolle/Technologien zur Datenübertragung zwischen Geräten stoßen, die dem IoT zugeordnet werden können. Da wir in Russland leben und im B2B-Bereich arbeiten, werden wir in der Veröffentlichung nur einige behandeln:
- NB-IoT
Der Mobilfunkstandard für Telemtriegeräte. Einer von drei, die in LTE Advanced-Netzen implementiert werden — NB-IoT, eMTC und EC-GSM-IoT. Die große Drei der Mobilfunkbetreiber in der RF haben in den Jahren 2017-2018 Bereiche von Netzen betrieben, die mit NB-IoT arbeiten. Die Betreiber vergessen eMTC und EC-GSM-IoT nicht, werden sie jetzt jedoch nicht gesondert hervorheben.
- LoRa
Arbeitet in nicht lizenzierten Frequenzen. Gut über den Standard wird im Artikel aus Ende 2017 'Was ist LoRaWan' auf Habr erzählt. Funktioniert mit Semtech-Chips.
- „Стриж”
Arbeitet in nicht lizenzierten Frequenzen. Inländischer Anbieter von Lösungen für die Wohnungswirtschaft und andere Branchen. Verwendet sein eigenes Protokoll XNB. Es wird von einer Produktion in Russland gesprochen, aber die Massenproduktion von Chips in Russland wird erst 2020 versprochen, während man weiterhin auf ON Semiconductor (ON Semiconductor AX8052F143) angewiesen ist.
- Frisches NB-Fi
Arbeitet in nicht lizenzierten Frequenzen. Verwendet den gleichen Chip ON Semiconductor AX8052F143 wie 'Стриж', die technischen Eigenschaften sind ähnlich, ebenfalls Ankündigungen zur Produktion eigener Chips in Russland. Insgesamt kann eine Verbindung festgestellt werden. Das Protokoll ist offen.
Zur Integration mit Abrechnungssystemen
Für diejenigen, die versucht haben, sich ein 'smartes Zuhause' zusammenzustellen, wird schnell offensichtlich, dass die Verwendung von Sensoren verschiedener Hersteller erheblich erschwert ist. Selbst wenn zwei Geräte die gleiche Bezeichnung für die Kommunikations-technologie aufweisen, stellt sich heraus, dass sie nicht miteinander kommunizieren wollen.
Im B2B-Bereich ist die Situation ähnlich. Protokoll- und Chip-Entwickler möchten Gewinne erzielen. Wenn man ein Projekt mit LoRa startet, muss man auf jeden Fall Hardware mit Semtech-Chips erwerben. Wenn man sich für einen heimischen Hersteller entscheidet, kann man zusätzlichen Service und Basisstationen erhalten. In Zukunft, bei erfolgreichem Start der Chip-Produktion in Russland, könnte es sein, dass man die Geräte/komplementäre Komponenten nur von einer begrenzten Anzahl an Anbietern erwerben kann.
Wir arbeiten mit Telekommunikationsausrüstung und es ist für uns gewöhnlich, Telemetriedaten der Geräte zu erhalten, diese zu aggregieren, zu normalisieren und weiter an verschiedene Informationssysteme zu übertragen. Für diesen Arbeitsblock ist unser Bereich Forward TI (Traffic Integrator) verantwortlich. In der Standardausführung sieht das so aus:
Wenn die Anforderungen des Kunden zur Datensammlung wachsen, 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 auf der IoT Tech Spring 2019 in Moskau erwähnte Andrey Kolesnikov, der Direktor der Internet of Things Association, ein jährliches Wachstum von 15-17 %. Diverse Informationen kursieren jedoch im Netz. Auf der RIF im April 2019 wurden auf Folien Daten über ein jährliches Wachstum des russischen IoT-Marktes von 18 % bis 2022 präsentiert, auch das Marktvolumen in Russland im Jahr 2018 wurde erwähnt — 3,67 Milliarden $. Bemerkenswert ist, dass auf dieser Folie auch der Anlass für den heutigen Artikel erwähnt wurde: „Das erste russische Dokument zur Standardisierung im IoT-Bereich wurde genehmigt...“. Unserer Meinung nach gibt es bereits einen realen Bedarf, UNB/LPWAN-Basisstationen und Telekommunikationsserver standardmäßig in Abrechnungssysteme zu integrieren.
Überlegungen
Erste Zeile
Das Datenübertragungsprotokoll oder die allgemeine Umsetzung der Transportfunktion wird von großer Bedeutung sein (wieder sprechen wir darüber, dass IoT nicht nur ein an das Internet angeschlossener Bügeleisen ist, sondern eine Infrastruktur oder ein Ökosystem). Die Daten werden von völlig unterschiedlichen Geräten gesammelt, und die Nutzlast wird ebenfalls variieren. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Energieversorger ein einzelnes Datensammelnetz aufbaut, während der Gasversorger ein zweites und die Abwasserentsorgung ein drittes usw. erstellt. Das ist nicht rational und erscheint wenig wahrscheinlich.
Daher wird in einem bestimmten Standort ein Netzwerk nach einem einheitlichen Prinzip organisiert, und die Datensammlung wird von einer einzigen Organisation durchgeführt. Nennen wir eine solche Organisation den Datenaggregator.
Der Datenaggregator kann ein Dienstleistungsunternehmen sein, das nur den Datentransfer durchführt, oder ein vollwertiger Vermittler, der alle Herausforderungen im Bereich der Tarifgestaltung, der Organisation der Zahlung für die erbrachten Dienstleistungen sowie der Interaktion mit den Endkunden und Dienstleistern übernimmt.
Ich habe oft gesehen, wie Menschen monatlich fünf Rechnungen aus ihrem Briefkasten holen. Mir selbst ist eine solche Situation ebenfalls bekannt. Eine separate Rechnung für Gas, eine für Strom, eine für die Instandhaltung, eine für Wasser und eine für die Hausverwaltung. Und das sind nur die monatlichen Rechnungen, die es nur online gibt – die Zahlung für den Internetzugang, Mobilfunk, Abonnements für verschiedene Inhaltsanbieter. An manchen Stellen kann man eine automatische Zahlung einrichten, an anderen nicht. Die allgemeine Situation ist jedoch, dass es schon zur Tradition geworden ist, sich einmal im Monat hinzusetzen und alle Rechnungen zu bezahlen. Der Prozess kann sich über eine halbe Stunde bis eine Stunde ziehen, und wenn es wieder einmal Probleme mit den Informationssystemen der Anbieter gibt, muss man einige Zahlungen auf den nächsten Tag verschieben. Ich würde es bevorzugen, mit einem Dienstleister für alle Belange zu interagieren, anstatt meine Aufmerksamkeit auf ein Dutzend Zahlungsaufforderungen und Websites zu verteilen. Moderne Banken erleichtern das Leben, aber nicht vollständig.
Daher ist die automatische Erfassung von Daten über die genutzten Dienstleistungen und die Konsolidierung der Zahlungen für den Endkunden in einem einzigen "Fenster" von Vorteil. Die oben erwähnte Datenerfassung über Traffic-Integratoren, wie unseren Forward TI, ist lediglich die Spitze des Eisbergs. Der Traffic-Integratoren stellt die erste Linie dar, über die Telemetriedaten und Nutzlast erfasst werden, und im Gegensatz zu Anbietern, die nur auf das Volumen des Datenverbrauchs achten, wird im IoT der Schwerpunkt auf der Nutzlast liegen.
Lassen Sie uns anhand eines nahestehenden Beispiels aus der Telekommunikation betrachten, was die erste Linie macht. Es gibt einen Betreiber, der Telekommunikationsdienste anbietet. Ein Anruf von 30 Minuten Dauer findet statt. 15 Minuten des Anrufs fallen in einen Kalendertag, die anderen 15 Minuten in den nächsten. Die Telefonzentrale an der Tagesgrenze trennt den Anruf und speichert ihn in zwei CDRs, wodurch aus einem Anruf zwei gemacht werden. Das TI wird diesen Anruf aufgrund indirekter Hinweise wieder zusammenführen und die Daten als einen Anruf an das Abrechnungssystem übergeben, obwohl die Daten von der Hardware für zwei Anrufe eingegangen sind. Auf der Ebene der Datensammlung sollte es ein System geben, das solche Kollisionen erkennen kann. Das nächste System sollte dann bereits normalisierte Daten empfangen.
Die Informationen im Traffic-Integrator werden nicht nur normalisiert, sondern auch angereichert. Ein weiteres Beispiel: Von der Telefonzentrale kommen keine Daten für die zonale Abrechnung, aber wir wissen, aus welcher Region der Anruf getätigt wurde, und das TI fügt die Informationen über die geografischen Abrechnungszonen in die Daten ein, die es an das nächste Informationssystem überträgt. Ähnlich können alle berechneten Parameter angegeben werden. Dies ist ein Beispiel für einfaches Zoning oder Datenanreicherung.
Eine weitere Funktion des Traffic-Integrators ist die Datenaggregation. Zum Beispiel: Die Daten kommen jede Minute von der Hardware, während das TI-System die Daten stündlich überträgt. In dem Buchhaltungssystem verbleiben nur die Daten, die für die Abrechnung und Rechnungsstellung erforderlich sind, sodass aus 60 Einträgen nur einer wird. Gleichzeitig erfolgt eine Sicherung der „rohen“ Daten für den Fall, dass sie verarbeitet werden müssen.
Zweite Linie
Wir setzen die Idee des Aggregators fort, der als vollwertiger Vermittler fungiert. Ein solcher Betreiber wird ein Netzwerk zur Datensammlung betreiben und Telemetrie sowie nützliche Lasten trennen. Die Telemetrie wird für interne Zwecke genutzt, um das Datensammelnetzwerk in einwandfreiem Zustand zu halten, während die nützliche Last verarbeitet, angereichert, normalisiert und an Dienstleister übergeben wird.
Ein Moment der Eigenwerbung, denn es ist einfacher, mit eigener Software zu veranschaulichen als abstrakte Beispiele zu erfinden.
In dieser Linie verwendet der Aggregator in seinem Inventar:
- Abrechnung, die die eingehenden Daten von TI berücksichtigt, diese mit registrierten Nutzern (Abonnenten) verknüpft, die korrekte Abrechnung dieser Daten gemäß dem verwendeten Tarifplan gewährleistet, Rechnungen und Quittungen erstellt, sowie Zahlungen von Abonnenten akzeptiert und diese auf die entsprechenden Konten und Salden verteilt.
- PC (Produktkatalog) zur Erstellung komplexer Paketangebote und zur Verwaltung von Dienstleistungen innerhalb dieser Pakete, Festlegung von Regeln für die Aktivierung zusätzlicher Dienste.
- BMS (Bilanz-Manager), dieses System muss unbedingt mehrschichtig sein und eine flexible Verwaltung von Abbuchungen für verschiedene Dienstleistungen ermöglichen. Es wird auch die Nutzung mehrerer spezialisierter Abrechnungssysteme ermöglichen, die separate Dienstleistungen verwalten, sowie die Aggregation der von ihnen erhaltenen Abrechnungen in Bezug auf das Gesamtsaldo des Abonnenten.
- eShop zur Interaktion mit Endverbrauchern, zur Erstellung eines öffentlichen Dienstleistungsangebots, zur Bereitstellung des Zugangs zum Kundendashboard mit allen modernen Funktionen wie Dienstnutzungstatistiken, Online-Dienstumschaltungen und Anfragen für neue Dienstleistungen.
- Die BPM (Business Process Management) -Automatisierung der Geschäftsprozesse eines Aggregators dient sowohl der Betreuung der Kunden als auch der Interaktion mit Dienstleistern.
Dritte Linie
Hier beginnt aus meiner Sicht das Interessanteste.
Erstens entsteht die Notwendigkeit für Systeme der Klasse PRM (Partner Management System), die eine flexible Verwaltung von Agenturen und Partnerstrukturen ermöglichen. Ohne ein solches System wird es schwierig sein, die Arbeit von Partnern und Dienstleistern zu steuern.
Zweitens besteht Bedarf an einem DWH (Data Warehouse) zur Analyse. Hier gibt es viel Spielraum für Big Data in Bezug auf Telemetrie-Daten und Payload, und es wird auch die Erstellung von Dashboards für BI-Tools und Analysen verschiedener Ebenen umfassen.
Drittens, als Sahnehäubchen obendrauf, kann das Set an Systemen durch eine Vorhersagesoftware wie Forward Forecast ergänzt werden. Dieses System ermöglicht es, ein mathematisches Modell zu trainieren, das dem System zugrunde liegt, die Kundenbasis zu segmentieren und Verbrauchs- sowie Verhaltensprognosen zu erstellen.
Insgesamt ergibt sich eine ziemlich komplexe Informationsarchitektur des Aggregator-Betreibers.
Warum heben wir in dem Artikel drei Linien hervor, anstatt sie zusammenzuführen? Es liegt daran, dass für ein Geschäftssystem in der Regel mehrere aggregierte Parameter wichtig sind. Der Rest ist für Überwachung, Wartung, Reporting und Prognosen erforderlich. Detaillierte Informationen sind für Sicherheit und Big Data notwendig, da wir oft nicht wissen, welche Parameter und nach welchen Kriterien in der Big Data-Analyse untersucht werden sollen. Daher werden alle Daten im DWH in unveränderter Form übermittelt.
In Geschäftssystemen mit Managementfunktionen wie Billing und PRM sind bestimmte Parameter, die von der Hardware und der Telemetrie bereitgestellt werden, nicht mehr erforderlich. Deshalb filtern wir überflüssige Felder heraus und entfernen sie. Bei Bedarf bereichern wir die Daten gemäß bestimmten Regeln, aggregieren sie und normalisieren sie abschließend zur Übermittlung an die Geschäftssysteme.
So stellt es sich heraus, dass die erste Linie Rohdaten für die dritte Linie sammelt und diese für die zweite Linie anpasst. Die zweite Linie arbeitet mit normalisierten Daten und unterstützt die operative Tätigkeit des Unternehmens. Die dritte Linie ermöglicht es, Wachstumpunkte aus Rohdaten zu identifizieren.
Was erwarten wir in Zukunft bezüglich der Wirtschaftlichkeit von IoT-Projekten?
Zuerst zur Wirtschaft. Weiter oben haben wir über das Marktvolumen gesprochen. Es scheint, dass bereits erhebliche Summen investiert wurden. Dennoch haben wir gesehen, dass die wirtschaftlichen Modelle von Projekten, die wir unterstützen sollten oder zu denen wir zur Bewertung eingeladen wurden, nicht aufgegangen sind. Ein Beispiel ist die Berechnung der Einrichtung eines MVNO für M2M mit Verwendung von SIM-Karten zur Telemetrierfassung bestimmter Gerätetypen. Das Projekt wurde nicht gestartet, da sich das wirtschaftliche Modell als nicht tragfähig erwies.
Große Telekommunikationsunternehmen drängen in den IoT-Markt – sie verfügen über die notwendige Infrastruktur und etablierte Technologien. Neue menschliche Abonnenten kommen in Russland nur langsam hinzu. Der IoT-Markt hingegen bietet hervorragende Wachstumsmöglichkeiten und die Möglichkeit, zusätzliche Gewinne aus bestehenden Netzwerken zu ziehen. Solange der vorläufige nationale Standard getestet wird und während kleine Unternehmen mit verschiedenen Implementierungsoptionen für UNB/LPWAN experimentieren, wird die große Industrie Kapital in den Markterwerb investieren.
Wir glauben, dass im Laufe der Zeit ein bestimmter Standard / Datenübertragungsprotokoll dominieren wird, ähnlich wie es bei der Mobilfunkkommunikation der Fall war. Danach werden die Risiken sinken, und die Ausrüstung wird erschwinglicher. Bis zu diesem Zeitpunkt könnte der Markt jedoch bereits zur Hälfte erobert sein.
Die Menschen gewöhnen sich an den Service; es ist ihnen angenehm, wenn automatisierte Geräte Wasser, Gas, Strom, Internet, Abwasser, Wärme berücksichtigen und die Funktion von Sicherheits- und Brandmeldeanlagen, Alarmsystemen und Videoüberwachung gewährleisten. In den nächsten 2–5 Jahren werden die Menschen bereit für die breitflächige Nutzung des IoT im Bereich der öffentlichen Dienstleistungen sein. Es wird etwas mehr Zeit kosten, um Kühlschrank und Bügeleisen den Robotern anzuvertrauen, aber auch dafür wird die Zeit nicht mehr fern sein.
Bedenken
Der vorläufige nationale Standard NB-Fi wurde lautstark als Anwärter auf internationale Anerkennung angekündigt. Zu den Vorteilen zählen die niedrigen Kosten für Funkübertragungsgeräte für die Geräte und die Möglichkeit, diese in Russland herzustellen. Bereits 2017 wurde in dem oben genannten Artikel auf Habr angekündigt:
Eine NB-FI-Basisstation wird etwa 100.000 bis 150.000 Rubel kosten, der Funkmodul zur Verbindung des Geräts mit dem Netzwerk liegt bei etwa 800 Rubel, die Kosten für die Controller zur Datenerfassung und -übertragung von Zählerdaten betragen bis zu 200 Rubel, und die Batterie kostet zwischen 50 und 100 Rubel.
Doch bisher sind das nur Pläne, und tatsächlich wird ein wesentlicher Teil der Komponenten für Geräte im Ausland hergestellt. Im PNST ist explizit der ON Semiconductor AX8052F143 aufgeführt.
Wir hoffen, dass das Protokoll NB-Fi tatsächlich offen und zugänglich sein wird, ohne Spekulationen bezüglich der Importsubstitution und ohne Aufzwingung. Es sollte ein wettbewerbsfähiges Produkt werden.
IoT ist in. Aber man sollte bedenken, dass „das Internet der Dinge“ nicht nur um Items und das Versenden von Daten in die Cloud geht, wo immer es möglich ist. „Das Internet der Dinge“ betrifft die Infrastruktur und die Optimierung von Machine-to-Machine. Die drahtlose Datensammlung von Stromzählern allein ist noch nicht IoT. Aber die automatisierte Verteilung von Elektrizität an Verbraucher aus mehreren Quellen – staatlichen und privaten Anbietern – für die gesamte Gemeinde ähnelt bereits dem ursprünglichen Konzept des Internets der Dinge.
Auf welchem Standard würden Sie Ihr Datensammlernetzwerk aufbauen? Setzen Sie Hoffnungen auf NB-Fi und sollten Investitionen in die Entwicklung von Abrechnungssystemen zur Datensammlung von Geräten dieses Standards getätigt werden? Haben Sie vielleicht an IoT-Projekten teilgenommen? Teilen Sie Ihre Erfahrungen in den Kommentaren.
Viel Glück!
Quelle: habr.com
