Resumo das principais informações
Em 2017, apareceu no Habr um artigo “”. Em 2018, o comitê técnico “Sistemas Ciberfísicos” :
GOST R «Tecnologias da Informação. Internet das Coisas. Termos e definições»,
GOST R «Tecnologias da Informação. Internet das Coisas. Arquitetura de referência da Internet das Coisas e da Indústria 4.0», GOST R «Tecnologias da Informação. Internet das Coisas. Protocolo de troca para a Internet das Coisas em espectro estreito (NB-FI)».
Em fevereiro de 2019, PNST-2019 «Tecnologias da Informação. Internet das Coisas. Protocolo de transmissão de dados sem fio baseado na modulação estreita de sinal radiofônico NB-Fi». A partir de 1º de abril de 2019, ele entrou em vigor e terminará sua vigência em 1º de abril de 2022. Durante os três anos de vigência, a norma preliminar deve ser testada na prática, seu potencial de mercado deve ser avaliado e emendas à norma devem ser preparadas.
Na mídia, o documento é ativamente posicionado como “o primeiro padrão nacional de IoT da Rússia, com a perspectiva de se tornar um padrão internacional” e é citado como exemplo o projeto implementado em NB-Fi “VAVIoT” .
Uhhhhh. Quantos links em um texto tão curto. Aqui está — para o texto da norma preliminar na primeira edição para aqueles que estão com preguiça de pesquisar no Google. As especificações do padrão devem ser verificadas neste documento, pois não as mencionaremos no artigo.
Sobre os padrões de transmissão de dados IoT
Na rede, você pode encontrar cerca de 300 protocolos/tecnologias de transmissão de dados entre dispositivos que podem ser atribuídos à IoT. Vivemos na Rússia, trabalhamos com B2B, portanto, na publicação abordaremos apenas alguns:
- NB-IoT
Padrão de comunicação celular para dispositivos de telemetria. Um dos três que são implementados em redes LTE Advanced — NB-IoT, eMTC e EC-GSM-IoT. O grande trio de operadoras de celular da Rússia implantou trechos de redes operando com NB-IoT em 2017-2018. Sobre eMTC e EC-GSM-IoT, as operadoras não se esquecem, mas não iremos destacá-los separadamente por agora.
- LoRa
Opera em frequências não licenciadas. O padrão é bem explicado no artigo do final de 2017 “O que é LoRaWan” no Habr. Funciona em chips Semtech.
- “Strizh”
Funciona em frequências não licenciadas. Fornecedor nacional de soluções para o setor de saneamento e outras indústrias. Utiliza seu próprio protocolo XNB. Falam sobre a produção na Rússia, mas prometem garantir a produção em massa de chips na Rússia apenas em 2020, enquanto dependem da ON Semiconductor (ON Semiconductor AX8052F143).
- Novo NB-Fi
Funciona em frequências não licenciadas. Usa o mesmo chip ON Semiconductor AX8052F143 que o “Stрizh”, com características técnicas semelhantes, também anúncios sobre a produção de chips próprios na Rússia. Em geral, há uma interconexão evidente. O protocolo é aberto.
Sobre a integração com sistemas de cobrança
Para quem tentou montar uma ‘casa inteligente’, fica claro rapidamente que o uso de sensores de diferentes fabricantes é significativamente complicado. Mesmo que em dois dispositivos vejam a mesma menção sobre a tecnologia de comunicação — descobre-se que eles não querem se comunicar um com o outro.
No segmento B2B a situação é semelhante. Desenvolvedores de protocolos e chips querem lucrar. Começando um projeto com LoRa, será necessário, em qualquer caso, adquirir equipamentos com chips Semtech. Ao focar em um fabricante nacional, pode-se obter como carga a compra de serviços e estações-base, e no futuro, com um lançamento bem-sucedido da produção de chips na Rússia, potencialmente o equipamento/base de componentes poderá ser adquirido apenas de um número limitado de fornecedores.
Trabalhamos com equipamentos de telecomunicações e é comum para nós receber dados de telemetria dos equipamentos, agregá-los, normalizá-los e transmiti-los para vários sistemas de informação. Este bloco de trabalho é responsabilidade da Forward TI (Traffic Integrator). Em uma versão típica, isso se apresenta da seguinte forma:
No caso de expansão das necessidades do cliente em coleta de dados, módulos adicionais são conectados:
A velocidade de crescimento estimada do mercado de dispositivos IoT é de 18-22% ao ano no mundo e até 25% na Rússia. Em abril, na IoT Tech Spring 2019 em Moscovo, Andrei Kolesnikov, diretor da Associação da Internet das Coisas, mencionou um crescimento anual de 15-17%, mas há informações variadas circulando na rede. Na RIF em abril de 2019, os slides apresentavam dados sobre o crescimento anual do mercado russo da Internet das Coisas de 18% até 2022, onde também foi mencionado o volume do mercado russo em 2018 — $3,67 bilhões. Curiosamente, naquele mesmo slide, foi mencionado o motivo do artigo de hoje: “Aprovado o primeiro documento russo sobre padronização na área de IoT…”. Em nossa opinião, já há uma necessidade real de integrar de forma regular estações base UNB/LPWAN e servidores de telecomunicações em sistemas de faturamento.
Reflexões
Primeira linha
O protocolo de transmissão de dados ou mesmo a implementação da função de transporte não terá grande importância (estamos novamente falando que IoT não é apenas um ferro de passar conectado à internet, mas uma infraestrutura ou ecossistema). Os dados serão coletados de dispositivos completamente diferentes e a carga útil também será diversa. É improvável que uma empresa fornecedora de energia elétrica construa uma única rede de coleta de dados, a fornecedora de gás sua segunda rede, os serviços de esgoto uma terceira, etc. Isso não é racional e parece pouco provável.
Portanto, em uma localização hipotética, será organizada uma rede segundo um único princípio e os dados serão coletados por uma única organização. Chamaremos essa organização de operador-agregador de dados.
O operador-agregador pode ser um serviço que realiza apenas a transmissão de dados, ou um verdadeiro intermediário que assume todas as complexidades da tarifação, organização do pagamento pelos serviços prestados, interação com os clientes finais e fornecedores de serviços.
Já vi muitas vezes pessoas retirando cinco contas de uma só vez da caixa de correio, e essa situação é familiar para mim. Uma fatura para gás, outra para eletricidade, uma separate para manutenção, outra para água, e mais uma para serviços do prédio. E isso sem contar os pagamentos mensais que só existem online – como a internet, telefone celular e assinaturas de diversos serviços de conteúdo. Em alguns lugares, é possível configurar o pagamento automático, em outros não. Mas a situação geral é que isso já se tornou uma tradição – sentar uma vez por mês e pagar todas as contas, um processo que pode levar de meia hora a uma hora. E se, mais uma vez, algo falha nos sistemas dos fornecedores, é necessário adiar parte dos pagamentos para outro dia. Eu preferiria interagir com um único fornecedor de serviços para todas as questões, ao invés de dividir minha atenção entre uma dezena de contas e sites. Os bancos modernos facilitam a vida, mas não completamente.
Portanto, a coleta automática de dados sobre serviços consumidos e a centralização do pagamento desses serviços para o cliente final em uma única 'janela' é uma bênção. A coleta de dados mencionada anteriormente através de integradores de tráfego, como o nosso Forward TI, é apenas a ponta do iceberg. O integrador de tráfego representa a primeira linha pela qual os dados de telemetria e carga útil serão coletados e, ao contrário dos provedores que se preocupam apenas com o volume de tráfego consumido, no IoT, a prioridade será dada à carga útil.
Vamos considerar um exemplo familiar do setor de telecomunicações para ver o que a primeira linha faz. Há um operador que presta serviços de comunicação. Uma chamada de 30 minutos ocorre. Quinze minutos da chamada caem em um dia e quinze em outro. A central telefônica na transição dos dias separa a chamada e registra dois CDRs, basicamente transformando uma chamada em duas. O TI, por meio de indícios indiretos, unirá essas chamadas e enviará ao sistema de tarifação os dados de uma única chamada, embora os dados recebidos do equipamento sejam de duas. O nível de coleta de dados deve ter um sistema capaz de resolver tais colisões. E o próximo sistema deve receber os dados já normalizados.
A informação no integrador de tráfego não apenas é normalizada, mas também enriquecida. Outro exemplo: os dados de tarifação zonal não chegam da central telefônica, mas sabemos de qual localização a chamada foi realizada, e o TI adiciona informações sobre as zonas geográficas de tarifação aos dados que envia para o próximo sistema de informação. Da mesma forma, quaisquer parâmetros calculados podem ser definidos. Este é um exemplo de simples zonificação ou enriquecimento de dados.
Outra função do integrador de tráfego é a agregação de dados. Por exemplo, os dados do equipamento são recebidos a cada minuto, enquanto o sistema de contabilidade do TI fornece os dados por hora. No sistema de contabilidade permanecem apenas os dados necessários para tarifação e emissão de faturas; em vez de 60 registros, é criado apenas um. Além disso, uma cópia de segurança dos dados 'brutos' é realizada para o caso de ser necessária sua manipulação.
Segunda linha
Continuaremos a desenvolver a ideia do agregador, que se tornou um verdadeiro intermediário. Esse operador irá gerenciar a rede de coleta de dados e separar a telemetria da carga útil. A telemetria será utilizada para suas próprias necessidades, para manter a rede de coleta de dados em boas condições, enquanto a carga útil será processada, enriquecida, normalizada e enviada aos prestadores de serviços.
Um momento de autopromoção, porque é mais fácil ilustrar com seu próprio software do que inventar exemplos abstratos.
Nesta linha, o agregador utiliza em seu inventário:
- Billing, considerando as receitas de dados preparados pelo TI, vinculando-os aos consumidores registrados (assinantes), tarifando corretamente esses dados de acordo com o plano tarifário utilizado, gerando faturas e recibos, recebendo pagamentos dos assinantes e distribuindo-os nas contas e saldos correspondentes.
- PC (Catálogo de Produtos) para criar ofertas pacotes complexos e gerenciar serviços dentro desses pacotes, estabelecendo regras para a conexão de serviços adicionais.
- O BMS (Balance Manager) deve ser uma sistema multifuncional que requer uma gestão flexível das cobranças por diversos serviços. Além disso, permitirá a utilização de vários sistemas de billing especializados que atendem serviços distintos e a agregação dos cálculos recebidos em relação ao saldo total do assinante.
- eShop para interação com consumidores finais, criação de uma vitrine pública de serviços, oferecendo acesso ao Painel do Cliente com todos os recursos modernos, como estatísticas de uso de serviços, alteração de serviços online e solicitações para novos serviços.
- A automação BPM (Business Process Management) dos processos de negócios do agregador é voltada tanto para o atendimento ao assinante quanto para a interação com os provedores de serviços.
Terceira linha
Aqui começa a parte mais interessante, na minha opinião.
Primeiramente, surge a necessidade de sistemas do tipo PRM (Partner Management System), que permitirá gerenciar de forma flexível os esquemas de agenciamento e parcerias. Sem esse sistema, será difícil gerenciar o trabalho de parceiros e fornecedores.
Em segundo lugar, há uma demanda por DWH (Data Warehouse) para análise. Este é um campo amplo para Big Data com dados de telemetria e cargas úteis, além da criação de vitrines para ferramentas de BI e análise em diferentes níveis.
Em terceiro lugar, como um toque final, podemos complementar o conjunto com um sistema de previsão, como o Forward Forecast. Este sistema permitirá treinar um modelo matemático subjacente, segmentar a base de assinantes e gerar previsões de consumo e comportamento dos assinantes.
A soma resulta em uma arquitetura de informação bastante complexa para o operador-agregador.
Por que destacamos três linhas no artigo, em vez de combiná-las? A razão é que, para os sistemas de negócios, vários parâmetros agregados são geralmente importantes. O restante é necessário para monitoramento, manutenção, análise de relatórios e previsões. Informações detalhadas são necessárias para segurança e Big Data, pois muitas vezes não sabemos quais parâmetros e critérios serão analisados pelos analistas de Big Data. Portanto, no DWH, todos os dados são transmitidos em seu formato original.
Em sistemas empresariais com funções de gestão – billing, PRM, não são mais necessárias algumas partes dos parâmetros que vieram com os dispositivos, telemetria. Portanto, filtramos os campos desnecessários e os removemos. Se necessário, enriquecemos os dados com algumas regras, agregamos e, por fim, normalizamos para transmissão em sistemas de negócios.
Assim, a primeira linha coleta dados brutos para a terceira linha e os adapta para a segunda. A segunda trabalha com dados normalizados e garante a operação eficiente da empresa. A terceira permite identificar oportunidades de crescimento a partir dos dados brutos.
O que esperamos para o futuro e sobre a economia dos projetos IoT
Primeiro, sobre a economia. Escrevemos anteriormente sobre o tamanho do mercado. Parece que uma quantidade considerável de dinheiro já está envolvida. Mas vimos como a economia dos projetos que tentaram se concretizar com nossa ajuda ou para os quais fomos convidados a avaliar não faz sentido. Por exemplo, calculamos a criação de uma MVNO para M2M usando cartões SIM para coletar telemetria de um determinado tipo de equipamento. O projeto não foi lançado porque o modelo econômico se mostrou inviável.
Grandes organizações de telecomunicações estão se aventurando no mercado de IoT – elas têm infraestrutura e tecnologias prontas. Novos assinantes particulares na Rússia estão surgindo em quantidade bastante reduzida. Porém, o mercado de IoT oferece excelentes oportunidades para crescimento e extração de lucro adicional de suas redes. Enquanto o padrão nacional preliminar está sendo testado e pequenas empresas entusiastas escolhem diferentes opções de implementação do UNB/LPWAN, o grande negócio continuará a investir na captura de mercado.
Acreditamos que, com o tempo, algum padrão/protocolo de transmissão de dados começará a dominar, assim como ocorreu com a telefonia móvel. Depois disso, os riscos diminuirão e os equipamentos se tornarão mais acessíveis. Mas, até lá, o mercado já pode estar meio dominado.
As pessoas comuns estão se acostumando com o serviço, é conveniente quando dispositivos automatizados monitoram água, gás, luz, internet, esgoto, aquecimento, garantem o funcionamento de alarmes de segurança e de incêndio, botão de pânico e vigilância por vídeo. As pessoas estarão prontas para o uso em massa do IoT no setor de saneamento básico nos próximos 2 a 5 anos. Levará um pouco mais de tempo para confiar a robôs a geladeira e o ferro de passar, mas esse tempo também não está longe.
Preocupações
O padrão nacional preliminar NB-Fi foi amplamente anunciado como um candidato ao reconhecimento internacional. Entre as vantagens, destaca-se o baixo custo dos transmissores de rádio para dispositivos e a possibilidade de sua produção na Rússia. Já em 2017, no artigo mencionado acima no Habr, foi anunciado:
A estação base do padrão NB-FI custará entre 100 e 150 mil rublos, o módulo de rádio para conectar o dispositivo à rede custará cerca de 800 rublos, o custo dos controladores para coleta e transmissão de informações do medidor será de até 200 rublos, e o preço da bateria será de 50 a 100 rublos.
Mas por enquanto isso é apenas um plano e, na verdade, uma parte importante da base de componentes para dispositivos é produzida no exterior. No próprio PNST, está claramente especificado o ON Semiconductor AX8052F143.
É de se esperar que o protocolo NB-Fi seja realmente aberto e acessível, sem especulações sobre a substituição de importações e imposições. Torne-se um produto competitivo.
IoT é tendência. Mas é preciso lembrar que, antes de mais nada, o ‘internet das coisas’ não se trata apenas de itemização e da conexão de dados na nuvem de tudo o que é possível. O ‘internet das coisas’ trata de infraestrutura e otimização de Machine-to-Machine. A coleta de dados sem fio de contadores de energia por si só não é IoT. Mas a distribuição automatizada de energia elétrica para os consumidores a partir de várias fontes — fornecedores estatais e privados — para toda a localidade já se assemelha ao conceito original da internet das coisas.
Em que padrão você construiria sua rede de coleta de dados? Tem algumas esperanças no NB-Fi? Vale a pena investir no desenvolvimento de sistemas de billing para coleta de dados de dispositivos desse padrão? Talvez você tenha participado da implementação de projetos de IoT? Compartilhe sua experiência nos comentários.
E boa sorte!
Fonte: habr.com
