In breve
Nel 2017 su Habr è apparso un articolo “”. Nel 2018, il comitato tecnico “Sistemi Cyberfisici” :
GOST R «Tecnologie informatiche. Internet delle cose. Termini e definizioni»,
GOST R «Tecnologie informatiche. Internet delle cose. Architettura di riferimento dell'internet delle cose e dell'internet industriale», GOST R «Tecnologie informatiche. Internet delle cose. Protocollo di scambio per l'internet delle cose nello spettro a banda stretta (NB-FI)».
A febbraio 2019 PNST-2019 «Tecnologie informatiche. Internet delle cose. Protocollo di trasmissione senza fili basato sulla modulazione in banda stretta del segnale radio NB-Fi». Dal 1 aprile 2019 è entrato in vigore e terminerà la sua validità il 1 aprile 2022. Nei tre anni di validità, lo standard preliminare deve essere sperimentato in pratica, deve essere valutato il suo potenziale di mercato, e devono essere preparate modifiche allo standard.
Nei media, il documento viene attivamente presentato come “il primo standard nazionale IoT della RF, con la prospettiva di diventare uno standard internazionale” e come esempio viene citato il progetto realizzato in Kazakistan “VAVIO-T” .
Uhh. Quanti link in un testo così breve. Ecco — al testo dello standard preliminare nella prima versione per chi non ha voglia di cercare su Google. È meglio consultare le specifiche dello standard in questo documento, nell'articolo non le menzioneremo.
Sugli standard di trasmissione dei dati IoT
In rete si possono trovare circa 300 protocolli/tecnologie di trasmissione dei dati tra dispositivi che possono essere attribuiti all'IoT. Viviamo in Russia, lavoriamo nel B2B, quindi nell'articolo toccheremo solo alcuni:
- NB-IoT
Standard di comunicazione cellulare per dispositivi di telemetria. Uno dei tre implementati nelle reti LTE Advanced — NB-IoT, eMTC e EC-GSM-IoT. I tre grandi operatori di telefonia mobile della RF hanno sviluppato nel 2017-2018 sezioni di reti che lavorano con NB-IoT. Gli operatori non dimenticano eMTC e EC-GSM-IoT, ma ora non li tratteremo separatamente.
- LoRa
Funziona su frequenze non licenziate. È ben descritto nello standard in un articolo della fine del 2017 “Che cos'è LoRaWan” su Habr. Utilizza chip Semtech.
- “Strizh”
Operano su frequenze non autorizzate. Fornitore nazionale di soluzioni per servizi pubblici e altri settori. Utilizza il proprio protocollo XNB. Si parla di produzione in Russia, ma promettono di garantire una produzione di massa di chip in Russia solo nel 2020, mentre attualmente si basano su ON Semiconductor (ON Semiconductor AX8052F143).
- Fresh NB-Fi
Operano su frequenze non autorizzate. Utilizzano lo stesso chip ON Semiconductor AX8052F143 come “Stриж”, le specifiche tecniche sono analoghe, ci sono anche annunci sulla produzione di chip propri in Russia. In generale, c'è una connessione.
Sull'integrazione con i sistemi di fatturazione
Per coloro che hanno provato a costruire una “smart home”, diventa evidente molto rapidamente che l'uso di sensori di diversi produttori è notevolmente complicato. Anche se su due dispositivi vediamo la stessa scritta sulla tecnologia di comunicazione, si scopre che non vogliono comunicare tra loro.
Nel segmento B2B la situazione è simile. Gli sviluppatori di protocolli e chip vogliono fare profitti. Iniziando un progetto con LoRa sarà comunque necessario acquistare attrezzature basate su chip Semtech. Prestando attenzione al produttore nazionale, si possono ottenere anche servizi e stazioni base come carico aggiuntivo, e in futuro, con un'avanzata riuscita della produzione di chip in Russia, potenzialmente si potrà acquistare attrezzature/base di componenti solo da un numero limitato di fornitori.
Noi lavoriamo con attrezzature di telecomunicazione e per noi è naturale ricevere dati di telemetria dall'attrezzatura, aggregarli, normalizzarli e trasmetterli a vari sistemi informativi. Per questo blocco di lavoro, ci occupa Forward TI (Traffic Integrator). In una variante standard, appare così:
Nel caso di un ampliamento delle esigenze del cliente per la raccolta dei dati, si collegano moduli aggiuntivi:
La velocità prevista di crescita del mercato degli dispositivi IoT è del 18-22% all'anno a livello globale e fino al 25% in Russia. Ad aprile, durante l'IOT Tech Spring 2019 a Mosca, Andrey Kolesnikov, direttore dell'Associazione Internet delle Cose, ha annunciato una crescita annuale del 15-17%, ma ci sono notizie contrastanti in rete. Durante il RIF ad aprile 2019, le slide hanno mostrato dati su una crescita annuale del mercato russo dell'Internet delle cose del 18% fino al 2022, e lì è stato anche indicato il volume del mercato russo nel 2018 — 3,67 miliardi di dollari. È interessante notare che nella stessa slide si menzionava anche il motivo per il quale si scrive oggi: "È stato approvato il primo documento russo per la standardizzazione nel campo dell'IoT...". A nostro avviso, c'è già una reale necessità di integrare in modo regolare le stazioni base UNB/LPWAN e i server di telecomunicazione nei sistemi di fatturazione.
Riflessioni
Prima linea
Il protocollo di trasmissione dei dati o persino l'implementazione della funzione di trasporto non avranno grande importanza (qui di nuovo parliamo di come l'IoT non sia solo un ferro da stiro collegato a Internet, ma un'infrastruttura o un'ecosistema). I dati saranno raccolti da dispositivi completamente diversi e il payload sarà altrettanto vario. È improbabile che un fornitore di energia elettrica costruisca una rete di raccolta dati, un fornitore di gas la sua seconda rete, i servizi di drenaggio una terza e così via. Non è razionale e sembra poco probabile.
Quindi, nella location ipotetica, verrà organizzata una rete secondo un unico principio e i dati saranno raccolti da un'unica organizzazione. Chiamiamo tale organizzazione operatore aggregatore di dati.
L'operatore aggregatore può essere un servizio di supporto che fornisce solo la trasmissione dei dati, oppure un intermediario completo che si occupa di tutte le complessità relative alla tariffazione, all'organizzazione dei pagamenti per i servizi forniti, alle interazioni con gli utenti finali e ai fornitori di servizi.
Ho visto molte volte persone estrarre circa 5 bollette al mese dalla cassetta della posta, una situazione con cui ho familiarità. Una bolletta per il gas, una per l'elettricità, una per la manutenzione straordinaria, una per l'acqua, una per i servizi domestici. E questo senza contare i pagamenti delle bollette mensili che esistono solo online: il pagamento per l'accesso a Internet, il cellulare, abbonamenti a vari servizi di contenuto. In alcuni casi è possibile impostare il pagamento automatico, in altri no. Ma la situazione generale è che sta diventando una tradizione: sedersi una volta al mese e pagare tutte le bollette, un processo che può durare da mezz'ora a un'ora, e se per l'ennesima volta qualcosa si blocca nei sistemi informatici dei fornitori, bisognerebbe rimandare parte dei pagamenti a un altro giorno. Preferirei interagire con un solo fornitore di servizi per tutte le questioni, piuttosto che dividere l'attenzione tra una decina di fatture e siti. Le banche moderne semplificano la vita, ma non completamente.
Pertanto, la raccolta automatica dei dati sui servizi utilizzati e il trasferimento per il cliente finale del pagamento dei servizi in un'unica "finestra" è un vantaggio. La raccolta dati menzionata sopra attraverso gli integratori di traffico, come il nostro Forward TI, è solo la punta dell'iceberg. L'integratore di traffico rappresenta la prima linea, attraverso cui verranno raccolti dati di telemetria e payload utile e, a differenza dei fornitori che si concentrano sulla quantità di traffico consumato, nell'IoT la priorità sarà data al payload utile.
Prendiamo ad esempio un operatore di telecomunicazioni per capire meglio cosa faccia la prima linea. C'è un operatore che fornisce servizi di comunicazione. Si verifica una chiamata della durata di 30 minuti. 15 minuti della chiamata cadono in un giorno, 15 in un altro. La centrale telefonica alla fine del giorno ha suddiviso la chiamata e l'ha registrata in 2 CDR, sostanzialmente ha creato due chiamate da una sola. TI incolla questa chiamata in base a indizi indiretti e trasmette al sistema di tariffazione i dati di una sola chiamata, anche se dai dispositivi sono giunti dati su due chiamate. A livello di raccolta dati, deve esserci un sistema in grado di risolvere tali collisioni. La successiva sistema, invece, deve ricevere già dati normalizzati.
Le informazioni nel traffico dell'integratore non solo vengono normalizzate, ma anche arricchite. Un altro esempio: dalla centralina telefonica non arrivano dati per la tariffazione zonale, ma sappiamo da quale posizione è stata effettuata la chiamata e TI aggiunge informazioni sulle zone geografiche di tariffazione nei dati che invia al successivo sistema informativo. Analogamente, è possibile inserire qualsiasi parametro calcolato. Questo è un esempio di semplice zonizzazione o arricchimento dei dati.
Un'altra funzione dell'integratore di traffico è l'aggregazione dei dati. Esempio: dai dispositivi arrivano dati ogni minuto, mentre nel sistema contabile TI restituisce dati per un'ora. Nel sistema contabile rimangono solo i dati necessari per la tariffazione e la fatturazione, invece di generare 60 registrazioni, ne viene creata solo una. In questo processo avviene il backup dei dati "grezzi" nel caso si renda necessaria la loro elaborazione.
Seconda linea
Continuiamo a sviluppare l'idea di un aggregatore che diventa un vero e proprio intermediario. Tale operatore gestirà una rete di raccolta dei dati e separerà telemetria e carico utile. La telemetria sarà utilizzata per scopi interni, per mantenere la rete di raccolta dati in condizioni operative, mentre il carico utile verrà elaborato, arricchito, normalizzato e trasferito ai fornitori di servizi.
Un attimo di auto-promozione, perché è più semplice illustrare con il proprio software piuttosto che inventare esempi astratti.
In questa linea l'aggregatore utilizza nel suo inventario:
- Billing, che tiene conto delle entrate dei dati preparati da TI, collega questi dati ai consumatori registrati (abbonati), corretta tariffazione di questi dati in base al piano tariffario utilizzato, generazione di fatture e ricevute, accettazione dei pagamenti dagli abbonati e distribuzione sui conti e bilanci corrispondenti.
- PC (Product Catalog) per la creazione di offerte pacchetto complesse e la gestione dei servizi all'interno di questi pacchetti, definendo le regole per la connessione di servizi aggiuntivi.
- BMS (Balance Manager), questo sistema deve necessariamente essere multi-bilancio, richiederà una gestione flessibile delle spese per diversi servizi e offrirà anche la possibilità di utilizzare più sistemi di fatturazione specializzati che gestiscono servizi separati e aggregare i calcoli ricevuti per fornire un bilancio complessivo per l'utente.
- eShop per l'interazione con i consumatori finali, creazione di una vetrina pubblica per i servizi, e fornitura di accesso all'Area Personale con tutte le moderne funzionalità come le statistiche sull'uso dei servizi, il cambio di servizi online, e le richieste per nuovi servizi.
- BPM (Business Process Management) automazione dei processi aziendali dell'aggregatore, orientata sia al servizio degli utenti che all'interazione con i fornitori di servizi.
Terza linea
Qui inizia la parte più interessante secondo me.
In primo luogo, vi è la necessità di sistemi di classe PRM (Partner Management System), che permetteranno una gestione flessibile delle schemi di agenzia e partnership. Senza un tale sistema, gestire l'attività dei partner e dei fornitori sarà difficile.
In secondo luogo, c'è bisogno di un DWH (Data Warehouse) per l'analisi. Qui c'è ampio margine per esplorare i Big Data sui dati di telemetria e sul carico utile, e qui si farà anche la creazione di vetrine per strumenti BI e analisi di vari livelli.
In terzo luogo, come ciliegina sulla torta, si potrebbe aggiungere un sistema per le previsioni tipo Forward Forecast. Questo sistema permetterà di addestrare un modello matematico alla base del sistema, segmentare la base dati degli utenti, e generare previsioni di consumo e comportamento degli utenti.
Nel complesso si delinea un'architettura informativa piuttosto complessa per l'operatore-aggregatore.
Perché evidenziamo tre linee nell'articolo, anziché unirle? Il motivo è che in un sistema aziendale sono solitamente importanti diversi parametri aggregati. Gli altri dati sono necessari per il monitoraggio, la manutenzione, l'analisi dei rapporti e la previsione. Le informazioni dettagliate sono richieste per la sicurezza e il Big Data, perché spesso non sappiamo quali parametri e secondo quali criteri vengono analizzati nei report di Big Data, pertanto tutti i dati vengono trasferiti al DWH nella loro forma originale.
Nei sistemi aziendali con funzioni di gestione – billing, PRM non sono più necessari alcuni parametri provenienti dall'hardware, telemetria. Quindi, filtriamo i campi superflui e li rimuoviamo. Se necessario, arricchiamo i dati secondo alcune regole, facciamo aggregazione e infine normalizziamo per la trasmissione nei sistemi aziendali.
Ecco quindi che la prima linea raccoglie dati grezzi per la terza linea e li adatta per la seconda. La seconda lavora con dati normalizzati e assicura l'operatività dell'azienda. La terza consente di identificare punti di crescita dai dati grezzi.
Cosa ci aspettiamo in futuro e riguardo all'economia dei progetti IoT
Iniziamo con l'economia. Abbiamo scritto sopra riguardo al volume del mercato. Sembra che somme considerevoli siano già state investite. Ma abbiamo visto come l'economia di progetti che hanno cercato di realizzare con il nostro aiuto o su cui siamo stati invitati a fare valutazioni non combacia. Ad esempio, abbiamo calcolato la creazione di MVNO per M2M utilizzando SIM card per la raccolta di telemetria da un certo tipo di attrezzature. Il progetto non è stato avviato perché il modello economico si è rivelato inadeguato.
Grandi operatori di telecomunicazioni stanno entrando nel mercato IoT – hanno le infrastrutture, le tecnologie pronte. Nuovi abbonati umani in Russia stanno emergendo in numero piuttosto ridotto. Tuttavia, il mercato IoT offre ottime opportunità di crescita e di generare profitto aggiuntivo dalle proprie reti. Finché viene testato un standard nazionale preliminare, mentre piccole aziende entusiaste esplorano diverse opzioni di implementazione di UNB/LPWAN, le grandi aziende investiranno risorse per conquistare il mercato.
Riteniamo che nel tempo un certo standard/protocollo di trasmissione dati inizierà a dominare, come è accaduto con la telefonia mobile. Dopo di che, i rischi si ridurranno e l'attrezzatura diventerà più accessibile. Ma a quel momento il mercato potrebbe già essere stato conquistato per metà.
Le persone comuni si abituano al servizio, è comodo per loro quando i dispositivi automatizzati rilevano acqua, gas, luce, internet, fognature, riscaldamento, garantendo il funzionamento di allarmi e sistemi di sicurezza, pulsanti di emergenza e videosorveglianza. Le persone saranno pronte per un uso massiccio dell'IoT nel settore della gestione domestica nei prossimi 2-5 anni. Ci vorrà un po' di più per fidarsi dei robot con il frigorifero e il ferro da stiro, ma anche quel tempo non è lontano.
Preoccupazioni
Il progetto del nuovo standard nazionale NB-Fi ha attirato l'attenzione come un potenziale candidato per il riconoscimento internazionale. Tra i vantaggi, si menziona il basso costo dei trasmettitori radio per i dispositivi e la possibilità di produrli in Russia. Già nel 2017, nell'articolo sopra citato su Habr, è stato annunciato:
La base stazione dello standard NB-FI avrà un costo compreso tra 100 e 150 mila rubli, un modulo radio per collegare il dispositivo alla rete costerà circa 800 rubli, il costo dei controller per la raccolta e trasmissione delle informazioni dal contatore sarà fino a 200 rubli e il costo della batteria sarà di 50-100 rubli.
Ma per ora si tratta solo di piani e, di fatto, una parte importante della base di componenti per i dispositivi è prodotta all'estero. Nella PNST è specificato esplicitamente l'ON Semiconductor AX8052F143.
Ci si augura che il protocollo NB-Fi sia realmente aperto e accessibile, senza speculazioni sull'auto-sostituzione e imposizioni. Diventerà un prodotto competitivo.
L'IoT è di moda. Ma bisogna ricordare che, prima di tutto, l'“internet delle cose” non riguarda l'itemizzazione e l'invio di dati nel cloud da ogni possibile fonte. L'“internet delle cose” è legato all'infrastruttura e all'ottimizzazione del Machine-to-Machine. La raccolta wireless di dati dai contatori dell'elettricità di per sé non è IoT. Ma la distribuzione automatizzata di energia elettrica ai consumatori da più fonti — governi, fornitori privati — per tutta la località assomiglia già al concetto originale di internet delle cose.
Su quale standard basereste la vostra rete di raccolta dati? Avete speranze in NB-Fi? È opportuno investire nello sviluppo di sistemi di fatturazione per la raccolta dei dati da dispositivi di questo standard? Magari avete partecipato a progetti IoT? Condividete la vostra esperienza nei commenti.
E buona fortuna!
Fonte: habr.com
