Что обозначает аббревиатура iot
Интернет вещей: понятие, инфраструктура и перспективы
IoT — сокращение, которое всё чаще можно увидеть в новостях и описаниях различных продуктов. За счёт чего и как взаимодействуют IoT-устройства, и что происходит с рынком «умных» технологий? В этой статье мы кратко рассмотрим само понятие, поговорим об инфраструктуре Интернета вещей и перспективах его развития.
В самом общем смысле Интернет вещей — это не настоящая всемирная сеть, а концепция сети из тех самых «вещей», то есть физических и виртуальных объектов, которые связаны с интернетом и внешним миром. Они способны передавать друг другу получаемые данные, чтобы выполнять на их основе различные действия. Например, «умный» счётчик, который самостоятельно отправляет данные о потреблении электроэнергии и «умный» автомобиль, который считывает информацию о ситуации на дороге из Сети и с датчиков в других авто, (пока что) никак не связаны между собой, но оба являются частью Интернета вещей. Общие для них факторы — это наличие ПО для управления, датчиков для измерения каких-либо параметров и постоянное подключение к интернету.
При этом развитием концепции занимаются далеко не только производители «умной» техники. Для нормального функционирования Интернета вещей нужна слаженная работа множества компонентов, включая системы связи, датчики, программное обеспечение и технологичные платформы, которые объединяют устройства и позволяют им «видеть» и «понимать» друг друга.
Если представить себе Интернет вещей в виде пирамиды, её вершиной станут протоколы передачи данных. Многие IoT-устройства по сути представляют из себя просто набор миниатюрных датчиков, мощность которых несравнима с вычислительными возможностями «серьёзной» техники. К тому же они часто должны работать от автономного источника питания на протяжении многих месяцев и даже лет. Чтобы увеличить этот ресурс необходимо было создать оптимизированные сетевые протоколы, которые передают только нужные данные с минимальной нагрузкой на систему.
На втором месте находится связь. Чем больше становится «умных» устройств, тем большую нагрузку на сеть они создают. В какой-то (очень отдалённый во времени) момент пользователь может оказаться в ситуации, когда его «умный» дом потребляет столько трафика, что пропускной способности сети просто перестанет хватать для мгновенного обмена данными между компонентами. А если таких домов десятки, сотни и тысячи? Поэтому важной составляющей концепции в последнее время стали сети пятого поколения, которые обеспечивают огромную скорость передачи информации (свыше 10 Гбит/с) и высокую пропускную способность.
Затем идут датчики, основной задачей которых является сбор различных типов данных. Инфракрасные датчики, сенсоры движения, датчики температуры и давления, влажности и освещения — все они важны для Интернета вещей, и главное требование к ним — миниатюрность и малое энергопотребление.
И самой базовой частью Интернета вещей, основой этой пирамиды, можно назвать IoT-платформы, которые объединяют «умные» устройства и позволяют им нормально взаимодействовать. Поговорим о них подробней.
Какой смысл пользователю покупать «умную» кофеварку, если его роутер или смартфон не способны «увидеть» этот чайник и передать ему команду приготовить кофе к приходу хозяина? И какой смысл переводить оборудование целого завода на «умные» рельсы, если при этом окажется, что 50% техники придётся заменить? Это невыгодно, ведь резко повышает затраты на внедрение таких систем. Поэтому крайне важны платформы, которые позволяют обеспечить бесшовную интеграцию в единую сеть различных типов устройств с различными протоколами и типами передачи данных. Их разработкой занимаются многие крупные компании-производители оборудования и программных продуктов.
Одной из таких компаний является Toshiba, которая создала свою IoT-платформу SPINEX. Она обеспечивает единое информационное пространство для нормальной работы датчиков, сбора данных с различных типов подключенного оборудования, их хранения и последующего анализа. Основными функциями и преимуществами платформы являются:
· поддержка периферийных вычислений: часть информации от датчиков обрабатывается непосредственно самими «умными» устройствами, тогда как анализ более сложной информации происходит в «облаке». Это позволяет снизить задержку, ведь базовые данные не нужно никуда передавать, и устройство работает с ними в реальном времени.
· «Цифровые двойники»: SPINEX использует технологии искусственного интеллекта, чтобы создать цифровые модели объектов и устройств в инфраструктуре Интернета вещей. Это позволяет отслеживать изменения системы и своевременно передавать её участникам необходимые для нормальной работы команды.
· Медиааналитика: многие современные IoT-системы активно используют голосовое управление и системы распознавания изображений (так называемое «машинное зрение»), поэтому платформа SPINEX поддерживает технологии высокоточного анализа этих данных.
Интернет вещей прочно входит в жизнь обычных пользователей, что может легко отметить любой владелец «умных» часов. Но реальные темпы развития IoT-технологий намного выше и постепенно охватывают всё новые и новые отрасли. В докладе Fortune Business Insights, к 2026 году стоимость IoT-рынка достигнет отметки в триллион долларов США (в прошлом году этот показатель составил 190 млрд долл.). Растёт и количество IoT-устройств, которое уже сейчас добралось до впечатляющего числа в 14,2 млрд единиц.
На данный момент ключевыми для рынка Интернета вещей регионами остаются Северная Америка, Китай, Дальний Восток и Западная Европа, но в ближайшем будущем всё может измениться. И не последнюю роль в таком активном распространении сыграет внедрение технологий 5G и разработка IoT-платформ для Интернета вещей, которые помогут сократить нагрузку на сети, повысить скорость передачи данных и добиться максимальной универсальности и совместимости различных «умных» устройств между собой.
Интернет вещей: кратко о современных угрозах IoT и других рисках
Наша команда кратко расскажет об истории появления IoT и о текущих проблемах индустрии.
История
Идея устройств, обменивающихся данными и взаимодействующих с интернетом, обсуждалась еще в 70х — 80х годах. Дальновидный голливудский кинорежиссер, Джеймс Кэмерон, впервые исследовал это в своем легендарном блокбастере «Терминатор» (1984 год), где была сеть Skynet, ставшая самосознательной и захватившая все машины в мире, что привело к войне.
Сама фраза «Интернет вещей» впервые была использована в 90х годах британским технологическим гуру, Кевином Эштоном, соучредителем Центра Auto-ID в Массачусетском технологическом институте. В 1999 году Нил Гершенфилд опубликовал книгу «Когда вещи начинают думать». В ней он исследовал концепции Интернета вещей.
Журналист Нила Гросса в своей статье для Businessweek 1999 года предсказал:
В следующем столетии планета Земля наденет электронную оболочку. Она будет использовать Интернет как опору для поддержки и передачи своих ощущений. Эта кожа уже сшита вместе. Она состоит из миллионов встроенных электронных измерительных приборов: термостатов, манометров, детекторов загрязнения, камер, микрофонов, датчиков глюкозы, ЭКГ, электроэнцефалографов. Они будут исследовать и контролировать города и вымирающие виды животных и растений, атмосферу, корабли, шоссе и грузовики, разговоры, тела людей и даже… сны.
Изображение: Unsplash
Революция
Стремление соединить физический мир с интернетом, улучшая качество жизни потребителей — ключевая стратегия технологических, маркетинговых и стратегических команд мировых компаний.
Например, Dropcam и RemoteLock, имеют продукты и приложения, позволяющие людям запирать двери и следить за домами из смартфонов, а также предупреждать соответствующие службы о пожарах, наводнениях и грабежах. Это происходит в режиме реального времени.
К примеру, если вы забыли выключить телевизор, то с помощью приложения от Comcast и Google, вы сможете сделать это со своего смартфона. Если потеряли ключи, то просто прикрепите bluetooth-трекер от Tile к вашим ключам, и вы сможете найти их в кратчайшие сроки.
LG, Samsung, Whirpool и Sony, делают «умные» домашние технологии. Amazon Echo имеет функцию распознавания голоса. Он совместим с другими подключенными устройствами, веб-музыкальными сервисами (Pandora и Spotify) и может выполнять другие задачи с помощью голосовой команды, включая вызов такси Uber, управление освещением и температурой в доме, обмен новостями, прогноз погоды и телефонные звонки.
Как работает IoT?
Каждое устройство/машина IoT содержит датчики, связанные с облачной платформой IoT. Последняя в свою очередь собирает, обрабатывает, и распространяет данные с каждого подключенного устройства/датчика, позволяя устройствам взаимодействовать друг с другом и в интернете (данный процесс межмашинной связи через платформы IoT называют M2M).
В некотором смысле у IoT те же проблемы, что и у блокчейна. Прежде всего это связано с непредсказуемой и постоянно развивающейся природой интернета:
Как IoT может захватить нас?
Изображение: Unsplash
И хотя у нас еще нет сверхинтеллектуальных машин — правовые, политические, социальные, финансовые и иные регулирующие вопросы настолько сложны и широки, что необходимо взглянуть на них сейчас с точки зрения IoT. Тогда можно будет с ними безопасно работать в ближайшие 10-20 лет. Искусственный интеллект уже представляет опасность в своей нынешней форме. И вот некоторые возможные риски сверхумного IoT:
Социальные манипуляции. Автономные алгоритмы очень эффективны в целевом маркетинге социальных медиа. Они знают, кто мы, что нам нравится, и догадываются о том, что мы думаем.
Сейчас в США продолжают вести расследование в деле Cambridge Analytica и других компаний, где использовались данные 50 миллионов пользователей Facebook с попыткой повлиять на исход президентских выборов в США в 2016 году и на референдум по Brexit в Великобритании. Если обвинения верны, то это наглядная иллюстрация использования ИИ для социальных манипуляций. Распространяя пропаганду среди людей, идентифицированных с помощью алгоритмов и персональных данных, ИИ может нацелиться на них и распространить любую информацию, в любом формате, который будет наиболее убедительным для людей.
Нарушение частной жизни. Теперь можно отслеживать и анализировать каждое движение человека в интернете, а также видеть, когда он занимается своими повседневными делами. Камеры и алгоритмы распознавания лиц везде. Все уже знают, кто вы. Данный тип анализа информации используется в Китае: каждому гражданину дается личный балл в зависимости от поведения — как они передвигаются по улицам, курят ли в неположенных местах, сколько времени играют в видеоигры и т.д. Когда «Большой Брат следит за вами», а затем принимает решения, основанные на своих данных — это уже не просто вторжение в частную жизнь. Это социальное угнетение.
Несогласованность человеческих и машинных целей. Люди ценят в машинах с ИИ эффективность и действенность. Но это может быть опасно, если цели машины отличаются от человеческих. Например, команда «доставь меня в аэропорт как можно скорее» может иметь ужасные последствия для других участников дорожного движения. Да, машина эффективно выполнит свою задачу — доставит вас в аэропорт вовремя. Но может при этом оставить за собой шлейф из аварий, штрафов и даже… смертей!
Дискриминация. Поскольку машины могут собирать, отслеживать и анализировать данные, возможно, они начнут использовать информацию против вас. Нетрудно представить себе надоедливые звонки от страховой компании, узнавшей, что вы недавно попали в аварию. Или работодателя, который уволил вас, основываясь на вашем «социальном кредитном рейтинге».
Выводы
IoT индустрия появилась только в 2005 году. Ей нужно время, чтобы «созреть». Но вместе с этим, период ее созревания — это «чернозем» для хакерских атак. Поэтому компании вкладывают миллионы долларов в хакатоны, изучая уязвимости в IoT.
Проще говоря, на вершине горы окажутся компании, которые обеспечат безопасность на IoT платформах и связанного с ними оборудования, а также те, кто будет решать соответствующие деловые и потребительские задачи с помощью товаров и услуг IoT.
Но любая мощная технология, как мы знаем, может быть использована не по назначению. Сегодня искусственный интеллект действует для многих благих целей. В том числе, чтобы лучше ставить медицинские диагнозы, находить новые способы лечения рака и делать автомобили безопаснее. Тем не менее, по мере расширения возможностей искусственного интеллекта мы также увидим, что он используется в опасных или злонамеренных целях.
Беспроводные технологии «интернета вещей»
В последнее время — ну как «время», так обычно говорят про дни или недели, а тут речь идёт скорее уже о годе-двух — мимо постоянно проскакивают статьи на тему «что такое Интернет вещей» (ну и на смежные: основные игроки, основные тенденции, новейшие продукты и так далее). К сожалению, примерно 99 из 100 из них насколько объёмны, настолько же и бессмысленны: их авторы пытаются говорить об IoT как о некоей единой и цельной концепции.
Однако цельного и единого IoT не существует и не может существовать. В лучшем случае, IoT можно определить как концепцию удалённого взаимодействия машина-машина (m2m) или машина-человек (m2h), в то время как классический Интернет — это взаимодействие человек-человек.
Но на этом единство и заканчивается. Можно ли описать одной статьей «тенденции и основных игроков интернета»? Да вы шутите, что ли? Придётся охватить СМИ, соцсети, видеосервисы, магистральных провайдеров, ВОЛС, сотовые сети, корпоративные сети, облачные сервисы для бизнеса, сетевое оборудование для дома, CPE для офиса, магистральное оборудование… всё это — части того, что называется сейчас «Интернет».
То же самое — и с «Интернетом вещей». Это и лампочки LiFX в квартире, и контроллеры Danfoss в вентиляционных установках офисных зданий, и ваш любимый фитнес-трекер, и система мониторинга дорожной обстановки мегаполиса, и централизованный сбор данных о состоянии и ресурсе парка электрофрезерных станков, и много чего ещё. Каждое из этих применений — это свой собственный рынок, собственные решения и на программном, и на аппаратном уровне и, разумеется, собственные игроки, многие из которых другими сегментами IoT не занимаются и никогда не будут заниматься.
Поэтому попытка описать «все тенденции развития IoT» — это либо энциклопедия, в которой просто по буквам алфавита перечислено всё, что есть на эту тему в мире, либо даже не ощупывание слепыми слона, а визит слепых в зоопарк: один ощупывает жирафа, второй — крокодила, третий — лоток с сахарной ватой, а потом они собираются и обсуждают, как выглядит слон.
Что в этой ситуации делать? Я думаю, начать немного разгребать интернето-вещевые завалы, раскладывая по полочкам базовые понятия. И начать я хочу с того, какие беспроводные технологии сейчас популярны — и чем они, чёрт возьми, друг от друга отличаются.
Говоря человеческим языком — на чём сейчас принято делать нижние три уровня модели OSI.
Физический уровень
С физическим уровнем всё достаточно просто: хотя многие до сих пор повторяют in wire we trust, на практике беспроводные коммуникации уже победили, в том числе в критических применениях — недавно, например, проскочила новость, что армия США планирует переходить в полевых лагерях на Wi-Fi, потому как разворачивание в них Ethernet занимает неоправданно много времени и сил.
И это — военные. В случае обычной домашней или офисной инфраструктуры проводные сети для Интернета вещей (то есть, в первую очередь, «умного дома» и «умного офиса» — управление освещением, TV/AV, HVAC) уже можно считать мёртвыми: они крайне дороги в установке (хотя бы потому, что под прокладку слаботочной проводки требуется капитальный ремонт помещения) и крайне негибки в дальнейшей эксплуатации — любое изменение конфигурации требует прокладки новой проводки. В то же время, одна из решаемых «умным домом» задач — это обеспечение гибкости внутренних коммуникаций и управления.
Просто представьте себя на месте бизнес-центра, который захотел внедрить у себя технологии «умного офиса» — то же адаптивное освещение и вентиляцию, например, регулирующиеся в зависимости от внешних условий, количества людей в здании и других параметров. И у вас выбор между «закрыться на три месяца на ремонт для прокладки проводки» и «поменять светильники и контроллеры HVAC на имеющие радиоинтерфейс». Пусть даже цена этого будет одинаковой — хотя в любом крупном здании проводка выйдет сильно дороже, но пусть — ответ, в общем-то, очевиден.
В результате можно сказать, что проводные сети в IoT, в частности, в умном доме и умном офисе — это направление, которое в ближайшем будущем выживет только в узкоспецифических применениях. На массовом рынке шансов оно имеет не больше, чем ноутбуки без Wi-Fi, зато с гнездом Ethernet.
Конечно, существует проблема глушения радиочастотных каналов (в т.ч. непреднамеренного), наличия зон неуверенного приёма, удалённого доступа в сеть злоумышленников и т.п. Однако при минимально грамотном подходе к проектированию устройств эти проблемы сводятся к нулю; неграмотный же подход и проводные сети точно так же превращает в дырявый и глючащий ад.
Если говорить про радиодиапазоны, то основных используемых — два: 868/915 МГц и 2450 МГц; также встречается и старый добрый 433 МГц, но он в целом нужен мало — он плохо регулируется и потому часто бывает сильно замусорен, скорости в нём маленькие, антенны, наоборот, большие, а дальность связи от 868/915 принципиально не отличается.
868 МГц и 915 МГц — это нелицензируемые (то есть эксплуатанту не надо получать лицензию на использование частот) диапазоны, причём первый из них живёт в Европе и России, а второй — в США и Японии. Такое разделение между странами не очень удобно, но в принципе решаемо — разница частот не настолько большая, чтобы требовалось под каждый вариант делать полностью новый дизайн устройств. Диапазоны зарегулированы сильнее, чем 433 МГц, поэтому шансы встретить в них работающий у соседа 10-ваттный передатчик пренебрежимо малы.
2450 МГц — ещё один нелицензируемый диапазон. В плюсах у него абсолютная универсально (он един, с небольшими оговорками, по всему миру) и минимальные габариты антенны, в минусах — не слишком большая дальность, сильное затухание в препятствиях и наличие в том же диапазоне Wi-Fi, Bluetooth и микроволновок. Впрочем, замусоренность диапазона этими устройствами часто преувеличивают — на практике на тех масштабах, где используются IoT-устройства с 2,45 ГГц, Wi-Fi на них никак не влияет (здесь надо понимать, что опыт «а вот из-за соседей у меня в Wi-Fi едва-едва три мегабита реальной скорости» на IoT переносить… опрометчиво: там обычно даже в идеальных условиях потолок в районе 250 килобит).
На практике 2450 МГц обычно используют в помещениях, а 868/915 — как на улице, так и в помещениях. Выбор конкретного диапазона для помещений определяется соотношением габаритов и дальности — например, в устройствах умного дома габариты могут оказаться весьма важны, поэтому 2450 МГц будет удобнее благодаря меньшим размерам антенн.
Канальный и сетевой уровни
Ситуация с канальным и сетевым уровнями несколько веселее. Во-первых, их не имеет большого смысла описывать по отдельности, т.к. с точки зрения используемых технологий одно обычно привязано к другому, во-вторых, если таки делать обзор «всех технологий интернета вещей», то в краткой форме он будет выглядеть вот так:
Поэтому пройдёмся быстренько по конкретным решениям — наиболее известным, причём сразу поделим их на две группы: решения для LAN и для WAN. Отличаются они ровно одним — дальностью связи: LAN имеют размер до 1 км, WAN — более 1 км.
Wi-Fi. Хотя Wi-Fi и пытаются использовать в IoT, это, в большинстве случаев, героические попытки по натягиванию совы на глобус. Wi-Fi — высокоскоростная сеть для устройств с большой батарейкой, и в IoT он применим в крайне ограниченном числе случаев. Как правило, в бытовой технике, которая должна уметь не только включаться в M2M-взаимодействие, но и предоставлять интерфейс напрямую для планшета или смартфона — в этом случае Wi-Fi имеет смысл как интерфейс, в планшете и смартфоне уже присутствующий.
При этом для лампочек и подобных устройств «настоящего массового IoT» Wi-Fi — это кособокий костыль, существование которого обусловлено историческими причинами. Высокая пропускная способность здесь не нужна, дальность стабильной работы Wi-Fi оставляет желать лучшего, энергопотребление — тоже, первоначальная настройка сети не автоматизирована, и наконец — если вы в своём доме на каждую лампочку поставите по Wi-Fi, при первом включении ваш домашний роутер попросту загнётся под напором клиентов.
Теоретически Wi-Fi позволяет обойтись без централизованного хаба, заодно играющего роль гейтвея во внешний мир, в доступные людям и планшетам сети. Но преимущество это, за исключением указанного выше случая с КБТ, иллюзорное — когда у вас в доме счёт умным устройствам идёт на десятки, причём большинство их них предельно банальны, вам придётся делать централизованное управление ими, более того — отвязанное от конкретных мобильных устройств, принадлежащих конкретным членам семьи. Вы в общем случае не хотите, чтобы свет в сортире перестал работать потому, что ребёнок унёс из дома планшет. То есть — хаб всё равно нужен, а будет это прибитый к стенке планшет со специальным ПО или тот же планшет, только ещё и с радиомодулем ZigBee/Z-Wave/6LoWPAN — вопрос не сильно принципиальный.
Альянс Wi-Fi сейчас начал разработку специальной субгигагерцовой версии стандарта для IoT, но в свете наличия альтернатив — о которых ниже — мне это представляется результатом политики «И мы! И мы тоже лидеры IoT!», а не технической необходимостью.
ZigBee. Очень популярное LAN-решение, широко применяемое в устройствах «умного дома» благодаря двум своим свойствам — во-первых, ZigBee не является проприетарным лицензируемым протоколом (в отличие от технически похожего Z-Wave, например), во-вторых, в рамках ZigBee работа описывается вплоть до уровня приложений.
ZigBee может работать и в 868/915 МГц, и в 2450 МГц, в качестве MAC-уровня в нём используется 802.15.4. Топология сетей — ячеистая, скорость до 250 кбит/с. Размер сети может достигать сотен устройств, максимальное число хопов от роутера до конечного устройства — 10 в ZigBee обычном и 30 в ZigBee PRO.
Делать ZigBee-устройства можно на разных платформах, одной из самых интересных являются микроконтроллеры TI серии CC — начиная со старых моделей с процессорным ядром 8051 и заканчивая новейшими CC1310, CC2630 и CC2650 с ARM Cortex M3; CC1310 покрывает диапазоны до 1 ГГц, CC26xx — 2450 МГц, а ещё не вышедший монстр CC1350, смысл которого я пока не понимаю, обладает и вовсе двумя радиоинтерфейсами. Для своих контроллеров TI даёт бесплатный стек ZigBee, более-менее готовый к применению. Для других контроллеров вам придётся искать другие решения, и очень часто они будут оказываться платными.
В целом, ZigBee является хорошим выбором для домашней автоматизации — помимо доступности, он, благодаря включению в стандарт уровня приложений, теоретически обеспечивает совместимость вашей разработки с другими ZigBee-устройствами. Практически, однако, не всё так просто: как минимум, вы столкнётесь с нестандартными расширениями и просто кривой реализацией сторонних устройств, а как максимум — с целенаправленным огораживанием, какое случилось, например, недавно у Philips с их лампочками.
При этом, с другой стороны, если совместимость вас не волнует, то достоинства ZigBee могут превратиться в его же ограничения.
Z-Wave. По своим возможностям схожее с ZigBee, но полностью закрытое решение для построения ячеистых сетей. Работает в диапазонах 868/915 МГц, платформа — только чипы Sigma Designs или Mitsumi, других вариантов нет. Не самая дешёвая технология, кроме того, чипы обладают невысокой производительностью — они построены на ядрах 8051, поэтому, если вам нужно что-то большее, придётся цеплять внешний процессор.
К недостаткам можно добавить то, что максимальная скорость Z-Wave в его последней версии — 100 кбит/с (впрочем, для сабгигагерцового диапазона это нормально, да и в реальности больше не нужно), максимальное число устройств — 232, хопов от роутера — всего 4 (так что будьте аккуратны с попыткой построения длинных сетей), дальность для субгигагерцовых устройство тоже не сильно большая — 150 метров прямой видимости.
С другой стороны, закрытость ZWave гарантирует хорошую совместимость устройств разных производителей, поэтому если вы решили всё же окучивать чужую грядку вместо перепахивания всего огорода, то Z-Wave может стать разумным выбором.
Подробности про Z-Wave и устройства на нём можно почитать на GT в отличном блоге компании Z-Wave.Me.
6LoWPAN. Одна из свежих разработок в области IoT — IPv6, адаптированный для физического и MAC-уровня ячеистых сетей 802.15.4. Фактически, с 6LoWPAN вы получаете нормальную, разве что не очень быстро работающую, IPv6-сеть, с IP-адресами, сокетами, доступными женщинами и азартными играми. Уровень приложений здесь — полностью на ваше усмотрение, поэтому о совместимости с какими-либо иными устройствами сторонних производителей речи не идёт.
С другой стороны, если вы хотите перепахать весь огород, то 6LoWPAN — выбор, на данный момент близкий к идеальному. Максимальная гибкость, открытый протокол, поддержка как 868/915 МГц, так и 2450 МГц, скорость до 250 кбит/с, возможность построения сети практически неограниченных размеров, расстояние от роутера — до 255 хопов (можно и больше, но не увлекайтесь сильно: максимальное число хопов в ячеистой сети — это аналог TTL пакета, сделаете слишком большим — у вас пакеты вечно будут в сети блуждать, выжирая её пропускную способность). Дальность связи может достигать сотен метров.
С точки зрения аппаратной реализации наиболее интересное решение сейчас — это вышеупомянутые чипы TI CC1310, CC1350, CC2630 и CC2650. Для них TI предоставляет стек 6LoWPAN — и хотя некоторые ритуальные танцы вы исполните, как из-за новизны чипов, так и из-за того, что народ в основном по привычке пилит на них ZigBee, ничего невозможного нет.
(это у нас в офисе маленькая IPv6-сеточка из пары модулей на CC2650 нашей разработки и гейта наружу на Unwired One)
LoRa. LoRa — сокращение от Long Range, то есть, в отличие от предыдущих вариантов, это — сеть масштаба района или города, а не квартиры или офиса. Топология сети — звезда (теоретически можно сделать, конечно, и ячеистую, но это не считается стандартным применением), дальность — от нескольких километров в плотной городской застройке до 30-50 км прямой видимости. Диапазон — 868/915 МГц. Скорость — до 37,5 кбит/с, падает с увеличением расстояния между приёмником и передатчиком. Количество устройств — до 5 тыс. штук/км², но тут есть нюанс, о котором ниже.
Сети LoRa предназначены для существенно более других задач, нежели перечисленные ранее — для сбора данных с большого количества датчиков, рассредоточенных по значительной площади или для управления объектами с теми же свойствами. Например, на LoRa можно сделать управление городским освещением или централизованный сбор данных со счётчиков электроэнергии.
LoRa — проприетарная технология, для её реализации требуется аппаратный модем, присутствующий в выпускаемых компанией Semtech чипах. Своих мозгов эти чипы не имеют, они управляются по SPI от внешнего контроллера — впрочем, в типичных для LoRa применениях это не играет никакой роли, так как гонки за габаритами модуля в них нет.
Помимо собственно технологии LoRa, Semtech также разрабатывает решение LoRaWAN — сетевой стек для сетей LoRa. Но здесь кроется тот самый нюанс…
Впрочем, если такая плотность сети вам не нужна, то на обычных абонентских чипах (например, SX1272) также можно сделать центральный модуль «звезды». На десятки конечных устройств при не слишком интенсивном радиообмене его хватит с лихвой.
В некоторых случаях очень интересным выглядит также использование гетерогенных сетей — LoRa для обеспечения покрытия большой территории с ячеистыми «кустами» вокруг каждого LoRa-приёмника для обеспечения высокой плотности покрытия в данной точке.
«Стриж» Напоследок — про отечественную разработку «Стриж». Вы её вряд ли будете использовать из-за её специфичности и присутствия в продаже только в виде готовых устройств, но рассказать-то надо?
«Стриж» — это сеть «звезда» с несколько превосходящими LoRa характеристиками по дальности, существенно меньшей скоростью и двумя раздельными каналами на приём и передачу: абонентские устройства передают данные на частоте 868 МГц, а центральная станция — мощным передатчиком на 446 МГц. Это позволяет увеличить ёмкость сети (определяемую, опять же, тем, со сколькими устройствами центральная станция физически успеет провести радиообмен), а также в некоторых случаях обеспечить лучшее покрытие сети.
Хотя внутреннее устройство модемов авторы не раскрывают, с очень большой вероятностью это — LoRa-чип Semtech SX1276 (он как раз обладает двумя RF-фронтендами, которые можно настроить на разные частоты; при этом, помимо LoRa-модемов, в этих чипах есть и FSK-демодуляторы) и один из младших STM32 в качестве мозгов. На SX1276 более всего, впрочем, указывает другое — заявленная поддержка LoRa-сетей, для которой, как мы помним, необходим аппаратный модем. Можно, конечно, допустить, что Semtech лицензировал «Стрижу» технологии, а «Стриж» заказал на «Ангстреме» кастомные чипы, но… есть тут кто из «Компэла», скажите — у вас из всего Semtech только 1276 на складе именно потому, что вы их под «Стриж» привозили, да? 🙂