Стандарты, протоколы и технологии связи, используемые для подключения устройств Интернета Вещей (IoT)

26 декабря 2016 г.

АСКУЭ-быт ("Народное АСКУЭ" компании "Энергомера")

1.Краткий обзор технологий и стандартов беспроводной связи для IoT

В зависимости от дальности действия/зоны охвата и других характеристик условно технологии беспрововодной связи для связи устройств IoT можно разбить на 4 большие группы (Рис. 1):

• персональные сети (PAN, Personal Area Network);
• локальные сети (LAN, Local Area Network);
• районные/городские сети (MAN, Metropolitan Area Network);
• глобальные сети (WAN, Wide Area Network).

Например, к персональным сетям (PAN) относятся такие стандарты и технологии как Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, NFC и др., к локальным сетям — Wi-Fi, к районным и глобальным — технологии сотовой связи различных стандартов и поколений (2G/3G/4G), технологии с низким энергопотреблением и большим охватом LPWAN(Low-Power Wide-Area Network), спутниковая связь и пр.

Разработки последних лет в сфере беспроводной передачи данных связаны как со стремлением адаптировать имеющиеся сетевые архитектуры и протоколы, так и с созданием новых системных решений с нуля. С одной стороны, существуют технологии малого радиуса действия, довольно успешно решающие задачи IoT-коммуникаций в рамках одного помещения или ограниченной территории — Wi-Fi, Bluetooth, Z-Wave, ZigBee и т. д. С другой стороны, есть мобильные технологии, которые находятся вне конкуренции с точки зрения обеспечения покрытия (GSM — 90% населенной территории Земли, WCDMA — 65%, LTE — 40%)[1] и масштабируемости. Однако основным недостатком как технологий малого радиуса действия,так и традиционных технологий мобильной связи является ограниченное время работы устройств от аккумулятора. Кроме того, технологии мобильной связи достаточно дороги в использовании, а Wi-Fi, Zig bee и другие технологии малого радиуса действия не обеспечивают достаточного сетевого покрытия и плохо управляемы.

Шаги, предпринятые в рамках развития стандартов мобильной связи, в частности спецификации 3GPP Release 13, направлены, в том числе, на достижение целевых показателей для IoT при сохранении преимуществ использования глобальной экосистемы. Предполагается, что эволюция этих технологий станет основой будущих модификаций стандартов мобильной связи, включая стандарты 5G.

С другой стороны, активно развиваются энергоэффективные технологии низкой мощности для нелицензируемого частотного спектра, такие как LoRa, Sigfox, российская «Стриж» и другие. Большой интерес к интернету вещей есть и у операторов спутниковой связи.

Существует также большое разнообразие технологий проводной связи, которые также достаточно широко используются для подключения устройств телеметрии и IoT — Ethernet, PLC, оптические технологии и пр.

Далее рассмотрим основные технологии, которые используются на отдельных вертикальных рынках — ЖКХ, транспорт, промышленность и др.

2.Основные технологии и стандарты в системах интеллектуального учета ресурсов ЖКХ

Несмотря на активное развитие технологий интеллектуального учета ресурсов (вода, тепло, газ, электроэнергия) в последние годы, указанная технологическая область продолжает сталкиваться с рядом существенных барьеров на глобальном уровне. Один из таких барьеров — вопросы стандартизации и сертификации. Внедрение таких систем подразумевает потребность в коренной переработке действующих стандартов и разработке значительной части новых стандартов, что влечет значительные временные и финансовые затраты. До недавнего времени отсутствовали единые стандарты, например, в сфере интеллектуальной электроэнергетики (SmartGrid) в различных регионах мира. В настоящее время указанная работа по унификации реализуется, в частности, Международной электротехнической комиссией (МЭК). Тем не менее, в странах ЕС, например, используются различные интерфейсы связи, используемые в системах интеллектуального учета энергоресурсов — GSM/GPRS, PLC- и радиоканалы (Табл. 1).

Отсутствие единой технической политики в сфере стандартизации и планирования развития интеллектуального учета является существенным сдерживающим фактом и в России. Проанализируем основные технологии и стандарты, которые используются в приборах учета электроэнергии, газа, тепла и воды в России.

2.1. Электрическая энергия

Далее рассмотрены стандарты и протоколы связи, которые используются в типовых решениях в сфере учета электроэнергии, предлагаемые ключевыми российскими производителями.

АСКУЭ компании «Энергомера»

• На уровне энергоснабжающих организаций

Система АСКУЭ предоставляет пользователям информацию о фактическом потреблении электроэнергии и может быть реализована с применением различных каналов связи (PLС, GPRS, RS и т.д.) и на любом объекте, от подъезда до микрорайона.

• На уровне бытового и коммунального потребителя
  • На уровне счетчиков: оптопорт, радиомодуль RF-433 МГц, RS485.
  • На уровне устройств сбора и передачи данных: RS485. Передача данных в ЦОИ по Ethernet/GPRS.
  • Предполагается также использование технологии ZigBee (проект "Народное АСКУЭ«[1]) (Рис. 2).
• На уровне промышленных предприятий
  • Гарантированная доставка информации от прибора учета на верхний уровень: 2 взаимодополняющих канала связи PLC и радио.
  • Трехфазный многофункциональный счетчик активной и реактивной энергии: оптопорт, 2хRS232, 2хRS485, GSM/GPRS.

АИИС КУЭ ОАО «Нижегородское НПО им. М.В.Фрунзе»

Дистанционный сбор данных с УСД на сервер сбора и обработки данных осуществляется посредством каналов связи GSM/CSD, GSM/GPRS или Ethernet по расписанию или команде оператора.

Сбор данных с приборов учета осуществляется по различным каналам связи:

• PLC Cenelec A;
• RF ISM 2400 MHz;
• RS-485;
• GSM.

Связь с контроллером сбора и передачи данных осуществляется по каналам связи GSM и Ethernet.

2.2 Природный газ

В соответствии с группами потребителей следует выделить два типа телеметрии 1-го, 2-го и 3-го уровней:

• телеметрия, обеспечивающая централизованный автоматизированный сбор данных с крупных промышленных предприятий, предприятий малого и среднего бизнеса, организаций, относящихся к сфере ЖКХ, кустовых и поселковых УУГ, — это промышленно-коммунальный сектор, 1-й и 2-й уровни единой системы газоснабжения и учета газа, передача по GSM/GPRSканалам связи;
• телеметрия, обеспечивающая централизованный автоматизированный сбор данных с населения, проживающего в многоквартирных и частных домах, — это бытовой сектор, 3-й уровень единой системы газоснабжения и учета газа, передача по радио/GPRS каналам связи.

2.3. Тепловая энергия

В сфере учета тепловой энергии в решениях ключевых российских производителей используются различные технологии проводной и беспроводной связи. Например, в информационно-измерительной системе (ИИС) «Теплоком» для сбора информации используются различные каналы связи: модемные, в том числе GSM и GPRS — модемы; RS232; RS485; Ethernet; комбинации этих сетей и линий.

2.4. Вода

Решения компании «Тепловодомер»

ЗАО «Тепловодомер» предлагает реализацию системы диспетчеризации показаний водосчетчиков по радиоканалу с применением технологии Wireless M-Bus (WMBUS).

Радиосистема предоставляет возможность объединения групп приборов в единую беспроводную сеть, позволяющую считывать показания водосчетчиков на различных архитектурных объектах, включая многоквартирные дома, коттеджные поселки, дачные кооперативы.

Разработано несколько способов считывания показаний приборов.

• Инкассаторский способ (обходной). Заключается в том, что инкассатор, оснащенный КПК (PDA) с конвертором, перемещается от объекта к объекту, оснащенных счетчиками воды с радиомодулями. При считывании показаний, присутствие владельцев жилья не обязательно, так как процесс проходит вне жилых помещений. Данный процесс длиться несколько секунд и проходит без непосредственного контакта с считывающими устройствами. Этот способ считывания данных применяется, например, в многоэтажных домах, где счетчики воды расположены в труднодоступных местах. Либо существует проблема с балансированием потребления воды. Данную систему, можно в дальнейшим переоснастить в полную или частично стационарную.
• Стационарный способ. Сбор данных заключается в том, что радиосигналы с радиомодулей счетчиков воды перехватываются специально размещенными ретрансмиттерами, откуда они потом пересылаются к концентраторам. Koнцентраторы, в свою очередь, оборудованы коммуникационными модемами: GSM/GPRS, Ethernet, с помощью которых данные пересылаются непосредственно на сервер.

Система служит для беспроводной передачи данных считываемых c интеллектуальных водосчетчиков нa расстоянии до 300 м в открытой местности. Система работает на радиочастоте 868 МГц, встроенная батарея обеспечивает непрерывную работу модуля до 12 лет.

В устройство встроен протокол коммуникации WMBUS согласно норме PN-EN 13757, регулирующей сферу беспроводного считывания показаний водосчетчиков (опционно — тепло-, газо- и энергосчетчиков), благодаря которому существует возможность двусторонней передачи данных. Примененный коммуникационный протокол, действующий в соответствии со стандартом PN-EN 13757-4 WirelessM-Bus (WMBUS), является открытым протоколом, благодаря чему возможно взаимодействие с устройствами других производителей.

Автоматизированная система комплексного учета «Водоприбор учет» ОАО «Завод Водоприбор»

Первичное передающее устройство (ППУ РМ) предназначено для передачи по радио (GPRS/GSM 900/1800 МГц) показаний счетчиков воды, тепла и электроэнергии различных производителей, оборудованных импульсными выходами для снятия показаний. ППУ РМ представляет собой электронный блок со встроенным радио приемопередатчиком.

Вторичное приемно-передающее устройство ВППУ РМ предназначено для сбора показаний по радиоканалу 868 МГц с радиоинтерфейсных устройств системы «Водоприбор Учет» таких как: первичные передающие устройства сбора информации с квартирных счетчиков воды, газа (ППУ РК), датчиков температуры и влажности, распределителей тепла. ВППУ РМ имеет возможность передачи собранной информации на сервер по интерфейсу GPRS/GSM 900/1800 МГц с привязкой к реальному времени. ВППУ РМ имеет 32 радиоканальных входа с возможностью расширения, периодичность передачи данных на сервер — один раз в сутки, при отсутствии подтверждения приема производится повтор передачи.

Мобильная система съема показаний с приборов учета энергоресурсов «Водоприбор-учет Мобиль», предназначена для дистанционного съема текущих показаний с приборов учета энергоресурсов имеющих импульсный выход, подключенных к приборам ППУ-РК-02, в зоне прямого радиодоступа устройств ВППУ-РК-01 и ППУ-РК-02. Система является мобильной и работает в режиме «Обходчик».

Вторичное приемо-передающее устройство ВППУ-РК-01 предназначено для сбора по радиоканалу измерительной информации от средств измерений (СИ) посредством приема радиотелеметрической информации от устройств ППУ-РК, подключенных к СИ, и передачи ее во внешние информационные системы с использованием USB-интерфейса и (или) GPRS-модема.

Таким образом, для подключения интеллектуальных счетчиков учета ресурсов (электричество, тепловая энергия, вода и газ) используются различные технологии и стандарты проводной (RS232; RS485; Ethernet, PLC ...) и беспроводной связи (GPRS/GSM, WMBUS, ZigBee, LPWAN ...). Отсутствие единой технической политики в сфере стандартизации и планирования развития интеллектуального учета являетсясущественным сдерживающим фактом в России и в мире.

За рубежом для подключения водосчетчиков также используются технологии LPWAN, в частности Sigfox. Одним из примеров является установка «умных» водосчетчиков в Антверпене, Бельгия (Рис. 5). На этапе тестирования, в течение первого года, планировалось установить 1000 счетчиков. В случае положительного результата в течение четырех лет (до 2020 г.) — 205 тыс. счетчиков по всей территории страны.

В России системы телеметрии для ЖКХ разрабатывает компания «СТРИЖ Телематика» на базе беспроводных решений и устройств класса LPWAN (Low-Power Wide-Area Network).

3. Основные технологии и стандарты на транспорте

3.1. Интеллектуальные транспортные сети (ИТС)

Для подключения объектов ИТС — т.н. периферийного оборудования (детекторы транспорта, светофоры, видеокамеры, оборудование пунктов взымания платы и пр.) используются различные технологии проводной и беспроводной связи. Наиболее распространенными технологиями для подключения устройств являются технологии сотовой связи (GSM/GPRS).

Например, в Санкт-Петербурге 285 светофорных объектов (37%) подключено по проводным линиям связи, 486 светофорных объектов (63%) — по каналам сотовой связи (GSM/GPRS). В Екатерингбурге все 583 светофорных объектов подключены к диспетчерскому центру по каналам GPRS.

Решения производителей автоматизированных систем управления дорожным движением (АСУДД) позволяют использовать различные протоколы и способы подключения. Например, АСУДД «Автоматика» для обмена данными с периферийным оборудованием используются:

• выделенные линии связи (в протоколе АСС-УД) — 48 линий или 96 дорожных контроллеров на каждый КРЦ;
• по радиоканалу (скорость передачи 4800 бит/с);
• по модемному каналу (скорость передачи 1200 бит/с);
• по оптоволоконному каналу (скорость передачи 100 Мбит/с);
• по интернет-каналу (скорость передачи 100 Мбит/с);

Существенным сдерживающим фактором является фактическое отсутствие национальных стандартов в области ИТС. Тем не менее, работа по стандартизации уже началась. Так, в конце 2015 г. экспертный совет по ИТС при Министерстве Транспорта РФ анонсировал планы по подготовке проекта перечня национальных стандартов в области ИТС.

Подготовкой стандартов занимается технический комитет. По данным ИТС-Россия, в 2015 г. введено в действие более 14 ГОСТов в области ИТС. Еще ряд ГОСТов находятся в разработке.

3.2. «Подключенный» автомобиль

3.2.1. Технология Dedicated Short-Range communications (DSRC)

Серьезно повлиять на рынок мобильных сервисов на базе V2V и V2I может технология Dedicated Short-Range communications (DSRC) — вид связи стандарта 802.11p, его иногда называют «автомобильный Wi-Fi». Стандарт был принят в 2010 г. В отличие от сетей сотовой связи он позволяет стабильно передавать данные при движении транспортного средства со скоростью до 250 км/ч. Предполагается, что благодаря «автомобильному Wi-Fi» будет возможно если не полностью предотвратить столкновения автомобилей, то значительно снизить их вероятность. Кроме того, технологии на базе DSRC позволят недорого и быстро строить одноранговые сети и, таким образом, снизить нагрузку на сети сотовой связи.

Настоящий бум в использовании технологий V2Х, которые предполагают установку прямой связи между машинами и объектами на дороге, минуя спутники, сотовые вышки и другое «промежуточное» оборудование, ожидается, когда регулирующие органы в различных странах всерьез озаботятся предотвращением столкновений и использованием «активной» дорожной инфраструктуры для регулирования транспортных потоков. В течение ближайших 20 лет DSRC-связь появится в каждом транспортном средстве, включая легковые автомобили. Она будет дополнять технологии, обеспечивающие позиционирование в пространстве и передачу данных по сетям сотовой связи.

Фактически большинство задач, характерных для транспортных систем управления и связи, технология DSRS позволяет решить с учетом совместного применения технологии динамической маршрутизации для построения одноранговых сетей (Delay & Disruption-Tolerant Networking, DTM) и систем глобального геопозиционирования GPS/ГЛОНАСС. Фактически осуществляется кооперация с мобильной и наземной связью, когда скорости, надежности и гибкости других систем связи оказывается недостаточно, — получаются совершенно новые решения.

В Америке данная технология строится на архитектуре, получившей название Wireless Access for the Vehicular Environment (WAVE), которая позволяет обеспечить стандартизацию беспроводного доступа в транспортных системах, регламентирует взаимодействие всех участников процесса, включая производителей транспортных средств и компонентов, организации, обеспечивающие общественную безопасность, и транспортные компании. Технология используется как основа для DSRC-проектов в США. В 1991 г. была создана комиссия по «интеллектуализации» дорожного движения (Intelligent Transportation Society, ITS America). В США в 1999 г. Федеральная комиссия по связи (FCC) выделила 75 МГц в диапазоне 5,9 ГГц (5,875–5,925) для беспроводных сетей малого радиуса действия (DSRC) исключительно в целях безопасности дорожного движения — технологии коммуникаций транспортных средств на ближних расстояниях.

Коммуникационные протоколы для V2X стандартизированы IEEE. Физический и MAC- уровни определены в спецификации IEEE P802.11p. Верхние уровни описываются группой протоколов IEEE 1609x, и вместе они образуют технологию под названием «беспроводной доступ для транспортной среды» (WAVE). В следующей таблице сравниваются DSRC/WAVE c возможностями других беспроводных технологий. Иногда технологию WAVE называются CALM M5. Стандарт IEEE 802.11p определяет физический и канальный уровень и принят в июне 2011 г. как дополнение к основному стандарту IEEE 802.11.

В Табл. 3 сделано сравнение DSRC/WAVE и других беспроводных технологий.

В 2015 г. представитель исследовательской группы, проводившей двухгодичное тестирование DSRC в США, а также представитель национального управления безопасностью движения на трассах США сообщили, что для спектра DSRC должна быть гарантирована доступность и надежность, не должно возникать интерференции с нелицензируемым Wi-Fi. В исследовании участвовали 47 компаний и 2843 транспортных средства, собраны 115 млрд сообщений.

Европейская стандартизация получила название ETSI ITS-G5 и отличается от WAVE в основном в верхних слоях архитектуры, есть отличия и в терминологии. Тем не менее, она также основана на стандарте IEEE 802р. Важными являются различия в структуре приема-передачи станции ITS-G5 и WAVE. В ЕС выделена полоса шириной 30 МГц в диапазоне 5,9 ГГц (5,875— 5,905). Возможно также использование 20 МГц в промышленной, научной и медицинской полосах частот ниже 5,875 ГГц.

Японский стандарт 5,8 ГГц DSRC значительно отличается от американской технологии WAVE 5,9 ГГц, так как он используется только для взаимодействия автомобилей с придорожным оборудованием. Для V2V-коммуникаций выделено 10 МГц в диапазоне 700 МГц (так, например, все оборудование, разработанное по заказу Toyota, также работает на данной частоте).

Современные устройства DSRC, работающие на частоте 5,9 ГГц, стараются выпускать с комплексной поддержкой нового европейского стандарта ETSI ITS-G5 и американского WAVE, классических стандартов IEEE 802.11p, IEEE 1609 (IEEE 1609.2, IEEE 1609.3, IEEE 1609.4, IEEE 1609.11). Сообщения, как правило, идут в соответствии с набором, определенным в стандарте SAE J2735. Интерфейсы бортового устройства — Bluetooth, GPS, LED, звуковое оповещение и шифрование.

В России в 2011 г. вышло постановление ГКРЧ, согласно которому решено:

Выделить полосу радиочастот 5855–5925 МГц для разработки, производства и модернизации юридическими и физическими лицами РЭС интеллектуальных систем на транспорте (ITS) без оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного типа РЭС при условии, что основные технические характеристики разрабатываемых, производимых и модернизируемых РЭС соответствуют основным техническим характеристикам, указанным в приложении к настоящему решению ГКРЧ (не приводится)производимых и модернизируемых РЭС соответствуют основным техническим характеристикам, указанным в приложении к настоящему решению ГКРЧ (не приводится).

• Выделить полосу радиочастот 5855–5925 МГц для применения юридическими и физическими лицами придорожных и автомобильных РЭС интеллектуальных систем на транспорте (ITS) без оформления отдельных решений ГКРЧ.
• Применение РЭС интеллектуальных систем на транспорте (ITS) в выделенной в п. 3 настоящего решения ГКРЧ полосе радиочастот должно осуществляться при выполнении следующих условий:
  • соответствия технических характеристик, применяемых РЭС интеллектуальных систем на транспорте (ITS), основным техническим характеристикам, указанным в приложении к настоящему решению;
  • получения для придорожных РЭС интеллектуальных систем на транспорте (ITS) в установленном порядке разрешения на использование радиочастот на основании заключения экспертизы радиочастотной службы о возможности использования заявляемых РЭС и об их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми для использования РЭС

Кроме того, на пунктах взимания платы также применяется DCRS, однако на других частотах (обычно, 5,7975 ГГц, 5,8025 ГГц, 5,8075 ГГц и 5,8125 ГГц).

В мире ведутся работы по интеграции (стандартизации) DSRC различных стран — изначально этим занималась рабочая группа США и Европы SWG, затем к ней присоединилась Япония, также планировали присоединиться Австралия и Южная Корея

3.2.2. Используемые технологии в сегменте IoT на транспорте

В России основными технологиями в сегменте IoT на транспорте являются технологии сотовой связи и ГЛОНАСС/GPS:

• В сегменте fleetmanagement (управление автопарком) на транспортное средство клиента устанавливается абонентский терминал GPS или ГЛОНАСС/GPS, который позволяет отслеживать маршрут движения ТС, его скорость, направление движения и другие параметры, которые важны для понимания рентабельности бизнес-процессов. Кроме того, к абонентскому терминалу можно подключить дополнительные устройства и датчики, которые отслеживают объём топлива в баке, безопасность вождения, температуру в рефрижераторе, а также позволяют водителю отправлять сообщения. Данные от терминала по GSM-каналу поступают на сервер оператора.
• В сегменте взимания платы с большегрузных автомобилей (проект «Платон») предусмотрены поставка и установка около 2 млн SIM-карт в бортовые устройства грузовых автомобилей, имеющих разрешенную максимальную массу свыше 12 тонн.
• Технологии сотовой связи и ГЛОНАСС/GPS используются в проекте «ЭРА-ГЛОНАСС» (автоматический вызов и прибытие экстренных служб в случае ДТП).

3.2.3. Перспективные технологии 5G для использования в сегменте Connected Cars

В феврале 2016 г. на MWC-2016 Qualcomm представлял прототипы использования 5G. В частности отмечалось, что развитие 5G станет основой для резкого скачка в развитии «Интернета вещей» и подключенных автомобилей.

В мае 2016 г. Qualcomm и Daimler AG объявили о стратегическом сотрудничестве в области разработки технологий «подключенного автомобиля». На первом этапе будут использоваться, в частности, технологии 3G/4G.

В августе 2016 г. Qualcomm представил платформу для подключенного автомобиля ConnectedCarReferencePlatform. Решение поддерживает ключевые беспроводные технологии (LTE, GNSS, WiFi, DSRC/V2X, Bluetooth). Qualcomm намерена продвигать собственные LTE-модемы SnapdragonX12 и SnapdragonX5, а в будущем — внедрять поддержку сетей пятого поколения. Референсная платформа использует следующие технологии Qualcomm:

• Модемы Qualcomm Snapdragon X12 и X5
• GNSS-навигацию и систему счисления местоположения (DR)
• Технологию Wi-Fi Qualcomm VIVE
• DSRC-связьдля V2X6 Bluetooth, Bluetooth низкогоэнергопотребления
• Чип Qualcomm tuneX — поддержка аналогового и цифрового тюнера
• Гигабитная Ethernet-связь в автомобиле Gigabit (OABR) с интерфейсами A2B и CAN

Платформа ConnectedCarReferencePlatform, в частности, должна удовлетворять следующим требованиям:

• Готовность к обновлениям аппаратного и программного обеспечения на протяжении жизненного цикла автомобиля, обеспечение простой миграции c DSRC на гибридную/сотовую связь V2Х и или с 4G/LTE на 5G.
• Совместное использование нескольких беспроводных протоколов. Одновременная работа нескольких беспроводных технологий, использующих один и тот же частотных спектр (например, Wi-Fi, Bluetooth и Bluetooth низкого энергопотребления).

Существующие и перспективные технологии, решения и сервисы на базе чипсета Snapdragon от Qualcomm включают (Рис. 6):

• Определение местоположения и навигация
• Телематика на базе сетей 4G LTE / 3G
• Системы помощи водителю
• Потоковый мультимедиа-контент
• Интеграция и обмен мультимедиа-контентом между абонентскими устройствами и информационно-развлекательными системами в автомобиле
• CarPlay
• Android Auto
• Тюнер AM/FM/DAB/HD
• Хопспот Wi-Fi
• Технологии V2X—DSRC
• Bluetooth

4. Основные технологии и стандарты в промышленности

Ключевой особенностью обеспечения связи, в том числе для подключения устройств IoT, на производственных объектах (нефтегазовый комплекс, в электроэнергетика, предприятия черной и цветной металлургии, рудники и шахты, и т.п.) являются повышенные требования к надежности в условиях сложной среды — опасный характер значительного числа технологических процессов, сложная электромагнитная обстановка, экстремальные температурные условия и химически агрессивная среда.

Основой архитектуры и «скелетом» систем связи на современных предприятиях является промышленный Ethernet — Industrial Ethernet.

Учитывая сложность прокладки кабелей на многих производственных площадках, особенно на предприятиях в нефтегазовой, энергетической и горнодобывающей отраслях, значительную роль в построении сетей играет оборудование беспроводного Ethernet (Wi-Fi).

Кроме оборудования для построения беспроводных сетей Wi-Fi, продуктовые линейки вендоров содержат сотовые GSM/GPRS/3G-модемы, которые обеспечивают передачу данных RS-232/422/485 по сетям сотовой связи. При этом в линейке вендоров присутствуют как классические GSM-модемы, так и сотовые IP-модемы GPRS/EDGE/3G с интерфейсом RS-232/422/485 и Ethernet. IP-модемы обладают возможностью автоматической установки GPRS/3G-соединения, и эти устройства могут передавать данные как с последовательного порта, так и с Ethernet-порта по сетям сотовой связи. При необходимости «раздать» сигнал управления или мониторинга на несколько рядом расположенных производственных устройств, можно использовать промышленные GPRS/3G-маршрутизаторы, которые способны использовать сотовую сеть либо как основной канал связи, либо как резервный канал в случае недоступности кабельного подключения к сети Интернет на производственных площадках.

Обеспечить сопряжение технологического оборудования, исполнительных систем и устройств с сетями в стандарте промышленного Ethernet можно с помощью интеллектуальных систем аналогового и дискретного ввода/вывода. Эти модули удаленного сбора данных и управления конвертируют сигнал с разнообразных датчиков, электрических, электронных и электромеханических устройств для передачи по сетям Ethernet, RS-232, RS-485, GPRS в составе комплексов мониторинга и управления АСУТП.

Основой архитектуры систем связи для IIoT на современных предприятиях является Industrial Ethernet, включая беспроводной Ethernet (Wi-Fi). Также используются технологии сотовой связи GSM/GPRS/3G/4GLTE, в том числе для резервирования основного (проводного) канала связи.

5.Выводы

1. Существует большое разнообразие технологий, протоколов и стандартов для связи устройств IoT даже в пределах одной отрасли (ЖКХ/умные счетчики, транспорт, промышленность и т.д.).
2. В каждой отрасли сущестуют специфические требования, соответствующие решаемым задачам и потребностям. В этой связи разработка единых «универсальных» технологических стандартов связи для рынка Интернета Вещей в целом вряд ли целесообразна и возможна. С другой стороны, требуется определить набор ключевых технологий, протоколов и стандартов для каждого вертикального рынка и, возможно, его отдельных подсегментов.
3. Необходимо уходить от закрытых протоколов и интерфейсов к решениям на основе стандартов.

Источник: J’son & Partners Consulting