Читать книгу Цифровая трансформация для директоров и собственников. Часть 1. Погружение - Джимшер Бухутьевич Челидзе - Страница 21

Интернет вещей (IoT – Internet of Things, IIoT – Industry Internet of Things – промышленный интернет вещей) – это сеть взаимосвязанных с помощью интернета устройств. Это так называемые «умные устройства», хотя это название не совсем верно.

Для чего это нужно?

Во-первых, для сбора и обмена данными, которые можно анализировать и на основе такого анализа принимать решения. А во-вторых, чтобы осуществлять удалённое управление подключёнными объектами или устройствами.

По данным Strategy Analytics, в 2018 году по всему миру насчитывалось 23 млрд устройств, подключённых к интернету вещей. А к 2025 году ожидается уже около 80 млрд устройств IoT.

Активное же развитие IoT стало возможным благодаря снижению стоимости интернета (за 10 лет она снизилась в разы), а также удешевлению вычислительных мощностей и датчиков.

При этом надо понимать, что интернет вещей – это не столько условно «умный» чайник, розетка и так далее, сколько генератор больших данных (о которых мы поговорим чуть позже), то, с чем потом будут работать аналитики и дата-саентисты, чтобы формировать новые предложения и генерировать идеи.

IoT, например, позволит:

– развивать предсказательную аналитику и предотвращать аварии или катастрофы на промышленных объектах;

– регулировать дорожное движение с учётом плотности потока;

– готовить рекомендации по повышению эффективности.

Сценарии применения здесь ограничены только фантазией.

Главные плюсы – мобильность и генерация «чистых» данных, то есть исключение ошибок, которые возникают при вводе данных человеком.

Я считаю, что интернет вещей, в том числе промышленный, – это одна из таких технологий, которые окажут фундаментальное влияние на все стороны нашей жизни. Всего через 5—10 лет.

Теперь необходимо затронуть вопрос, как работает интернет вещей. Неужели придётся тянуть везде кабели или ставить роутеры?

Нет.

Чтобы организовать обмен данными, можно использовать различные беспроводные системы связи, причём не обязательно мобильные сети, – всё зависит от целей и задач.

Для начала рассмотрим LPWAN – сети дальнего радиуса действия

LPWAN

LPWAN (Low-power Wide-area Network, энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия) – это технология беспроводной передачи небольших объёмов данных на дальние расстояния. Так как объёмы небольшие, хватает низкой скорости передачи данных, что позволяет добиться большей дальности их приёма.

Данная технология создана для сбора телеметрии и взаимодействия между машинами (М2М). По сути, она является одной из ключевых беспроводных технологий для систем интернета вещей.

Подход LPWAN-сети схож с принципом работы сетей мобильной связи. Устройство или модем с LPWAN-модулем отправляет данные по радиоканалу на базовую станцию. Станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, оцифровывает и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи: проводной интернет или сотовую связь.

Принцип работы сети LPWAN

Виды беспроводных сетей и их характеристики

Преимущества LPWAN

• Большая дальность – от 10 до 15 км

• Низкое энергопотребление у датчиков

• Относительно высокая дальность даже в городе

• Легко строить сети и добавлять новые объекты

• Легко применять – можно обойтись без разрешений и платы за радиочастотный спектр

Недостатки LPWAN

•  Низкая скорость – возможно передавать только «необходимые данные»

•  Высокая задержка между сеансами передачи данных

• Нет единого стандарта для создания совместимых решений от разных производителей

Два основных варианта реализации LPWAN-сети:

• лицензионный диапазон частот (повышенная мощность, относительно высокая скорость, нет помех);

• безлицензионный диапазон частот (низкая мощность, низкая скорость, ограничение рабочего цикла передатчика, возможны помехи от других участников).

3 основные технологии построения LPWAN-сетей:

• NB-IoT – эволюция сотовой связи;

• UNB (безлицензионный LPWAN) – SigFox в мире, «Стриж» в России;

• LoRa – широкополосный безлицензионный LPWAN.

NB-IoT

NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) – стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объёмами обмена данными: медицинских датчиков, счётчиков потребления ресурсов, устройств умного дома и так далее.

NB-IoT является одним из трёх стандартов IoT, разработанных для сотовых сетей связи:

• eMTC (enhanced Machine-Type Communication) – обладает наибольшей пропускной способностью и разворачивается на оборудовании LTE (4G);

• NB-IoT – может быть развернута как на оборудовании сотовых сетей LTE, так и отдельно, в том числе поверх GSM;

• EC-GSM-IoT – предоставляет наименьшую пропускную способность и разворачивается поверх сетей стандарта GSM.

Достоинства NB-IoT

• Гибкое управление энергопотреблением устройств (вплоть до 10 лет в сети от батареи ёмкостью 5 Вт*ч)

• Высокая ёмкость сети (сотни тысяч подключённых устройств на одну базовую станцию)

• Низкая стоимость устройств

LoRaWAN

LoRaWAN – открытый протокол связи, который определяет архитектуру системы. Разрабатывался с целью организации связи между недорогими устройствами, которые могут работать от батарей (аккумуляторов).

По данным IoT Analytics, на вторую половину 2020 года являлся наиболее распространённой технологией маломощных глобальных сетей (LPWAN).

Технология LoRa необходима в первую очередь для взаимодействия машин между собой, она может обслуживать до 1 млн устройств в одной сети, давая им автономность до 10 лет от одной батарейки формата AA (обычная пальчиковая батарейка).

Чтобы обзор был объективным, необходимо рассмотреть минусы и ограничения.

Самым главным ограничением для организаций, желающих внедрить IoT, становятся затраты и сроки реализации проектов. Ещё одним стоп-фактором стала ограниченность экспертных знаний штатных сотрудников.

Из технологических недостатков следует отметить:

• энергоснабжение (либо имеем низкую скорость и частоту данных, либо необходимо организовать энергоснабжение);

• размеры (далеко не все датчики могут быть миниатюрными);

• калибровка оборудования (достоверность показаний);

• зависимость от сети передачи данных;

• отсутствие единых протоколов и стандартов для передаваемых данных, что может затруднить обработку, интеграцию и анализ данных даже в масштабах одного производства (в феврале 2022 года вышел новый стандарт ISO/IEC 30162:2022, но переход к единым правилам всё равно будет нескорым);

• уязвимость для атак извне и последующая утечка данных или получение злоумышленниками доступа к управлению оборудованием.