EN
ZPĚTPod magickou formulí tří písmen IoT se pro mnohé schovává příslib pokroku – od chytré domácnosti k revoluční změně mnoha odvětví. Pro někoho i technologická horečka, která otevírá poměrně bohatý trh. Pro nás vývojáře to byla také odpověď na otázku, na kterou se zákazníci často ptají. Jak nejlépe komunikovat se zařízením v terénu?
Když se ještě říkalo M2M
První vlaštovky konceptu, který dnes bývá označován souhrnným názvem Internet věcí, se začaly objevovat koncem devadesátých let a na začátku nového století. V té době bylo mnoho aplikací nuceno využívat spojení prostřednictvím telefonních linek, což s sebou pochopitelně neslo i mnohá omezení.
Podobných systémů vzniklo mnoho a modemem vybavená zařízení „volala domů“. Rozhodně se ale nejednalo o řešení pro každého. Ostatně si sami dovedete představit, jak těžko provozovatel nápojových automatů, přesvědčoval majitele penzionu, aby si do budovy nechal zavést novou telefonní linku, skrze kterou jednou denně automat nahlásí, že došly kelímky.
Mnohé se ale změnilo s příchodem oblíbené novinky, bezdrátové mobilní sítě GSM. Bezdrátová komunikace překonala omezení možných umístění zařízení a také umožnila provozovatelům plně převzít kontrolu nad náklady.
Klienty zajímají úsporné technologie
Možnosti se časem ještě více rozrostly. Vývoj přinesl nové generace mobilních sítí stavěných i pro přenos dat a jejich kapacita s každou novou iterací rostla. Podobně ani WiFi nezahálela a pokryla naše domácnosti a veřejné prostory v plné síle. Proto také narostla poptávka po chytrých řešeních, která by nových možností plně využila. Od obyčejných hlášení stavu začali zákazníci stále více poptávat také sběr dat, dohledové systémy i vzdálené ovládání.
Objevilo se tak mnoho nových a neočekávaných požadavků. S velkou výzvou přišla česká společnost Anitra, která dodává trackingová řešení pro divoce žijící zvířata a její systém pro sledování tažných ptáků je využíván ve vědeckých kruzích. Jako vývojáři jsme se museli popasovat hned s několika protichůdnými požadavky, nízkou energetickou náročností, dostupností v odlehlých končinách ale i smysluplnou cenou řešení. Dostali jsme se na rozhraní několika možností od klasické 2G sítě, která je po světě nejrozšířenější, přes satelitní spojení až po úsporné LPWaN sítě.
Zejména třetí zmíněná možnost takzvané LPWaN sítě v posledních letech zaznamenaly největší rozmach a bojují o své místo na trhu. Ať už se jedná o velmi vyspělý komunikační standard LoRa a její LoRaWAN, nebo francouzký startup SigFox, či o NB-IoT síť provozovanou mobilními operátory.
A v Anitře samozřejmě nejsou jediní, komu záleží na nízké spotřebě. Poptávek na nositelná zařízení, senzory pro stavební dozor, sledování prostředí a dalších bateriově poháněných přístrojů přichází stále více. Pro takové aplikace jsou tyto moderní sítě považovány za to pravé IoT. V čem se tedy liší a jak vybrat tu správnou?
Sigfox snadno a rychle
Síť francouzského Sigfoxu je velmi ambiciozním projektem. Aktuálně jde o jednu globálně propojenou síť nabízející pokrytí na nemalé části starého kontinentu a na mnoha místech mimo něj. Přestože se nejedná fyzicky o síť jednoho poskytovatele, infrastrukturu zde nabízí mnoho různých společností, všechny sítě jsou navzájem propojené právě společností Sigfox a neexistuje zde žádný roaming.
Technologie úzkopásmového radiového přenosu pak přináší vcelku zásadní omezení, kterým je množství dat, jaké lze přenést, ale také asymetrie přenosu. Ve zkratce je Sigfox vhodný zejména na sběr velmi malého množství dat při nízké spotřebě.
Připojení do sítě Sigfox nabízí českým zájemcům společnost SimpleCell, která při výstavbě potřebné infrastruktury spolupracuje s největším tuzemským mobilním operátorem T-Mobile. Na svém webu deklaruje Sigfox pokrytí 94 procent území České republiky a 96 procent tuzemské populace. Na začátku letošního roku měla společnost SimpleCell disponovat už více než třemi stovkami základnových stanic (BTS), ke kterým bylo připojeno necelých sto tisíc aktivních zařízení.
Vývojářům – ať už domácím či korporátním – jde společnost Sigfox a její partneři velmi vstříc řadami snadno zapojitelných ukázkových zařízení, připravených k okamžitému zkoušení a vývoji. Za hlavní přednost sítě Sigfox se dá považovat její jednoduchost.
Pokrytí sítě Sigfox.
LoRa, síť pro náročné
LoRa zakládá na v současnosti jednom z technologicky nejvyspělejších radiových přenosů, což jí dává její specifické schopnosti – šířit signál na velké vzdálenosti, dosahovat dobrých přenosových rychlostí, nízké spotřeby a odolávat rušení. Tato kombinace je téměř perfektní pro mnohé IoT aplikace. Na rozdíl od Sigfoxu, mohou zařízení v síti LoRa zůstávat i v režimu stálého naslouchání a mohou čekat na povely zvenčí, nebo dokonce komunikovat přímo mezi sebou (Sigfox tuto funkcionalitu už několik let odkládá).
Další výraznou odlišností sítě LoRa je její otevřenost. V podstatě od svého vzniku není LoRa projektem jedné firmy, ale provozuje jí skupina společností LoRa Alliance. Sítě jsou decentralizované a na rozdíl od Sigfoxu i NB-IoT je možné si postavit vlastní autonomní LoRa síť bez nutnosti spoléhat se na služby operátora a případně svou síť nabídnout ostatním. Ostatně LoRa se v současnosti může pochlubit asi největším celosvětovým pokrytím.
U nás je například provozována LoRa síť Českých Radiokomunikací. Přestože sítě LoRaWan jsou decentralizované, existují mnohá řešení pro roaming zařízení mezi těmito sítěmi. Můžeme zmínit například švýcarskou společnost LORIOT s českými kořeny a její řešení, které v současnosti pohání velkou část sítí LoRaWAN a do svého systému zahrnuje i decentralizovaný roaming.
Decentralizace vytváří velmi živý ekosystém služeb, aplikací a hardwaru, který u jiných sítí nenajdete. Stejně tak i pokrytím zatím dominuje. Ovšem cenou za tento luxus je i horší přehlednost trhu a složitější hledání partnera pro váš projekt.
Architektura sítě LoRaWAN.
S operátorem nebo bez? NB-IoT
Jako doplněk k sítě LTE (4G) se na českém trhu začala objevovat i velmi očekávaná síť označovaná jako NB-IoT nebo také LTE Cat-M1, která je primárně součástí nabídky mobilních operátorů. Tato síť vychází jako modifikace existujících mobilních technologií, zaměřuje se však čistě na data a za cíl si bere právě IoT. V mnohém se podobá obou jmenovaným sítím, ale liší se svou přenosovou rychlostí, která je násobně vyšší než u konkurence.
Ačkoliv operátoři slibují mnohé, její nástup je poměrně zdráhavý a pomalejší. To nenahrává ani cenám za služby samotné, ani cenám používaného hardwaru. V České republice je možné využít služby například mobilního operátora Vodafone, který byl jako první schopen toto řešení dodat. Síla mobilních operátorů stojících za provozem NB-IoT sítí je jedním z faktorů ovlivňujících celé odvětví.
Za provozem NB-IoT sítí stojí mobilní operátoři, u nás Vodafone.
Boj sítí a jejich osud
Všechny vyjmenované projekty aktuálně bojují se staršími 2G GPRS/EDGE sítěmi, oproti kterým nabízejí nižší spotřebu, levnější provoz nebo i levnější hardware, ale v některých případech bohužel také horší pokrytí, dostupnost hardwaru, omezenou přenosovou kapacitu a komplikovanější řešení. Žádnému z nich se zatím nepodařilo získat převahu nad ostatními, i když jednotliví provideři vyvíjejí velký tlak na konečného zákazníka při prodeji svého řešení.
Všechny LPWAN sítě nabízejí poměrně levný provoz, energetickou úspornost i přenosy na delší vzdálenosti. Postupně také doplňují doprovodné služby, jako například trackování připojených zařízení. Přesto se od sebe liší vlastnostmi, pro které budou zajímat odlišné skupiny zákazníků.
Z IoT se stal typický buzzword a kvůli jeho nadužívanosti roste zmatek v tom, co IoT reálně nabízí a pro koho je určen. Jako spotřebitelé bychom rádi viděli prvky chytré domácnosti, jako vývojáři bychom rádi dodávali jednoduché i komplexnější řešení pro zákazníky, ovšem na trhu hrají prim zejména velcí hráči, o kterých není tolik slyšet. Jedná se o distributory vody, elektřiny a plynu, a o provozovatele městských služeb či infrastruktury.
Představit si můžete třeba dálkové odečty energií nebo chytré sensory umístěné v inženýrských sítích. Budou to právě tito hráči, kteří budou rozhodovat o budoucnosti jednotlivých sítí. V žádném případě tato úloha nepřipadne domácnostem, které jsou vybavené chytrou lednicí nebo žárovkou.
Během projektů je stále cítit značné napětí v odvětví a přes mnohé marketingové proklamace často narážíme na technické limity, nedostupnost nebo nepřipravenost (například v případě NB-IoT). Stejně tak bývá složité dojednat přístup k testovacím provozům jednotlivých sítí.
Získat jednotlivé licence v malém množství, aniž byste se chtěli okamžitě zavázat k nasazení několika desítek tisíc zařízení, je neméně obtížné. Ačkoliv v některých případech ještě ani není jasné, co a komu chtějí poskytovatelé prodávat, obchodní závod o dominantní řešení už zuří naplno.
Tím nechci zájemce o IoT odradit, naopak. V České republice jsme oproti většině Evropy ve výhodné pozici, protože jsme se stali testovacím polygonem stran radiotelekomunikačních technologií. Naše malá rozloha a velmi dobré pokrytí nám dává výhodu v dostupnosti některých novinek. A přestože mnoho význačných hráčů vyčkává, aby nevsadili na nesprávného koně, je možné využít nové technologie už teď a získat náskok před ostatními.
Článek vyšel v časopise IT Systems 7-8/2019.
