GoodWAN

#синхронизация #сети
Изначально, различием лицензионных и безлицензионных LPWAN решений было в том, что NB-IoT - синхронная система, а безлицензионные LPWAN позиционировались как асинхронные.

В этот момент любопытный специалист задастся вопросом “Почему бы не сделать безлицензионную LPWAN систему синхронной?”. Элементы синхронизации есть в протоколе LoRaWAN – это работа устройств в классе «B». Существуют синхронные UNB системы в области охранной техники – это система «Базальт» производства Альтоники. Есть активные попытки разработки новых LPWAN технологий на основе синхронного канала, например, протокол SNBWAN.

У синхронных систем есть очевидное преимущество – шлюз регулирует параметры доступа каждого КУ ( конечного устройства) к сети, что разрешает значительно увеличить пропускную способность и уменьшить время ожидания передачи сообщения по обратному каналу.
Однако, у синхронных систем есть обратная темная сторона медали, которой и является сама необходимость синхронизации всех КУ. В синхронных LPWAN ведущая роль управления всей тактикой работы отдана обратному каналу системы, который строго задает режим работы каждого конечного устройства.

Побочными эффектами синхронизации в безлицензионной LPWAN будут:
1.Слабая устойчивость канала к внешним воздействиям. Канал синхронизации постоянно работает, его легко прослушать, любое нарушение работы ведет к катастрофическим последствиям во всей системе. Злоумышленнику достаточно испортить небольшой кусочек в канале синхронизации (это можно сделать, не нарушая никаких законов) и сеть упадет.
2.Проблема с синхронизацией шлюзов между собой. В классе «B» LoRaWAN работа шлюзов очень точно синхронизирована между собой по времени, они передают маяки времени только одновременно на одной частоте и их сигналы накладываются друг на друга – значит всегда будет мертвая зона, где они подавят друг друга и КУ не будет слышать ни одного. Разнесение сигналов шлюзов по частоте и времени сильно усложняет организацию работы системы, особенно, в динамике - мы приходим к структуре сотовой связи со всеми вытекающими издержками.
3.Синхронизация перемещающихся КУ. В синхронных системах надо постоянно следить и управлять каждым КУ, сложности возникают с появлением каждого нового устройства в зоне работы шлюза, это становится критично для движущихся объектов от шлюза к шлюзу – у КУ возникает необходимость постоянно регистрироваться в зоне нового шлюза, а это как минимум, дополнительные затраты энергии и загрузка радиоэфира.
4.Перекрытие зоны приема шлюзов. Зоны работы соседних шлюзов как правило перекрываются между собой и сообщение от одного КУ могут принимать несколько шлюзов одновременно – не понятно, как эффективно организовать синхронизацию, чтобы соседние устройства не мешали другому шлюзу.
5.Безопасность. Канал синхронизации практически невозможно зашифровать. Это уязвимый элемент для атак на безопасность сети.
6. Засорение эфира. Постоянная работа передатчика шлюза, расположенного в высокой точке, распространяет сигнал на большую площадь покрытия, и создает на порядки больше помех в окружающем эфире, чем помехи от конечных устройств, расположенных на уровне земли или в помещениях.

Издержки использования синхронизации в LPWAN слишком велики и синхронные системы используют там, где это оправдано. Например, класс “B” в LoraWAN сейчас практически никем не используется.

Для увеличения же пропускной способности прямого канала асинхронной LPWAN достаточно поставить еще один дополнительный разнесенный шлюз, это увеличит и пропускную способность системы, и надежность ее работы за счет параллельного приема.

#Дальностьсвязи
Почему важна дальность связи?

Дальность работы устройства в сети обеспечивает минимальное необходимое количество LPWAN шлюзов для покрытия территории. Это уменьшит затраты на развертывание и использование сети.

Корректно сказать дальность работы LPWAN шлюза сложно, все сильно зависит от условий использования и технических характеристик устройств. Производители указывают максимальную дальность - в реальности все не так.

Sigfox и LoRa регулярно сообщают о новых рекордах дальности - уже более -700 километров. Важно отметить, что это при условии работы с воздушного шара в стратосфере.
При размещении устройств в “рабочую зону”: в подвальное помещение или в герметичную морозильную камеру, или под канализационный люк, дальность сразу падает, например, до 1-2 километров, а иногда и до десятков или сотен метров.

Фактор снижения дальности - затухание радиоволн в пространстве, связанное со строением местности и наличием преград в виде сооружений и стен.

Дальность связи также сильно зависит от высоты подъема и качественного монтажа антенны LPWAN шлюза. Чем выше поднята антенна приемника, тем больше площадь покрытия шлюза.
В городе - сигнал приходит на приемник отразившись от стен ближайших домов. Поднимая приемник, мы увеличиваем эффективную площадь отраженного сигнала.

Желаемой дальностью работы LPWAN шлюза является outdoor сплошное покрытие в 3-5 км в городе и 10-15 км в сельской местности. При этом, с крыши небоскреба возможно получить 50 км и больше даже в городских условиях.

Тоже верно и для решений сотовых операторов, NB-IoT станция с рекламируемой дальностью 15 км не всегда услышит умное устройство и в 1000 метрах в населенном пункте. В городе антенны сотовых операторов размещаются не слишком высоко, обычно ниже уровня крыш ближайших зданий - их задача стабильное качество связи, а не дальность работы.

Шлюзы безлицензионного LPWAN не требуют частого размещения, обладают низкой стоимостью и их экономически оправдано размещать на высоких точках даже в городских условиях, что обеспечит значительно большее покрытие.

Наши решения для умного города помогут вам получать точные данные в разных сферах и лучше контролировать ваше пространство и сделать его комфортнее и безопаснее.

#интернетвещей #мобильнаясвязь
Будет ли победитель на рынке IOT? Операторы мобильной связи VS безлицензионный LPWAN

На заре развития мобильной связи рождались и умирали различные технологии связи, в конце концов победило единообразие - сейчас практически все пользуются почти одинаковыми смартфонами, работающими в почти неотличимых для пользователя сетях операторов связи. Не грозит ли такая же участь безлицензионным LPWAN – умереть из-за возможностей сотовых операторов?
В первую очередь LPWAN различаются по типу диапазонов частот в лицензионной или в безлицензионной области радио спектра:

- лицензионный диапазон частот - повышенная разрешенная мощность, относительно высокая скорость, нет посторонних помех, высокая плата за использование спектра.
- безлицензионный диапазон частот – низкая мощность, низкая скорость, ограничение рабочего цикла передатчика, возможны помехи от других игроков, бесплатный спектр.

Также можно отметить, что LPWAN сейчас = безлицензионный LPWAN + лицензионный NB-IoT, так как возможности NB-IoT можно назвать адаптацией технологий сотовой связи для передачи данных на большие расстояния, а они тоже имеют свои технологические и коммерческие ограничения:
высокая стоимость выделенных частот должна окупаться;
требуется обеспечить процедуры регистрации устройств в сети, их подтверждение и биллинг;
необходимо обеспечить все требования к протоколам связи и безопасности, предусматривающие большой объем служебной информации и обмен длинными ключами.

Эти ограничения затрудняют и делают невозможной очень дешевую и энергетически высоко эффективную передачу коротких сообщений в NB-IoT. Возможность преодолеть эти ограничения – залог существования безлицензионных LPWAN систем.

Термин LPWAN изначально включал в себя только датчики, работающие в безлицензионном диапазоне частот, затем этот термин распространился и на решения на базе технологий сотовых операторов на специально выделенных частотах, но это два принципиально различных решения.

Развитие сотовых технологий в сторону интернета вещей - абсолютно естественный ход развития событий. У сотовых операторов уже есть готовая инфраструктура для обслуживания людей, ее можно относительно легко распространить и на «вещи в интернете». За счет этого, у сотовых операторов есть огромные преимущества, чтобы занять большую часть IoT рынка. Однако у абонентов сотовых сетей сформированы две ключевые потребности: потребление контента в интернете и телефонные разговоры, и сотовая связь удовлетворяет эти потребности.

В мире интернета вещей всё куда более многообразно: автомобиль и канализационный люк, турбина реактивного двигателя и датчик температуры воздуха – у них явно разные сценарии использования и требования. Многообразие задач и необходимость эффективных решений позволяют рассчитывать, что решения сотовых операторов возможно займут большую часть рынка, но все равно останется очень большое место для дешевых, простых и массовых кейсов, где безлицензионные LPWAN решения более эффективны.

Для безлицензионного LPWAN стабильно останется своя ниша, в которой необходимо достигать таких целей:
1. Сделать максимально дешёвое устройство;
2. Долгая работа от одной батарейки (5-10 лет);
3. Независимая от сотовой связи работа устройства - для мест где нет сотового покрытия;
4. Дешевая и простая работа с сетью интернета вещей;
5. Возможность сделать частное локальное решение;
6. Стремление к обнулению абонентской платы;
7. Создавать специализированные сети одного решения (например сеть для ЖКХ или сеть для задач сельского хозяйства)

Победителя каждый определит для себя сам - выбрав то, что будет решать его задачи в данный момент. Однако наш выбор - LPWAN.