facebook
Tematické sekce
 
Branžové sekce
Přehledy
 
Tematické seriály
 

GDPR

General Data Protection Regulation zásadně mění zpracování osobních údajů a zavádí nové povinnosti...

články >>

 

Jak uřídit IT projekt a nezbláznit se

Užitečné tipy a nástroje pro řešení problémů řízení inovací a vývoje produktů...

články >>

 

Industry 4.0

Průmysl 4.0

Jaký vliv bude mít čtvrtá průmyslová revoluce na výrobu a výrobní firmy?

články >>

 

Komplexní svět eIDAS

O nařízení eIDAS již bylo mnoho řečeno i napsáno. A proto jediné, o čem...

články >>

 

Trendy v CRM

Systémy pro řízení vztahů se zákazníky (CRM) prochází v posledních letech výraznou změnou. Zatímco dříve...

články >>

 

Příručka úspěšného IT manažera

Dnes je řada IT manažerů opomíjena. Úspěšní bývají brouci Pytlíci a Ferdové...

články >>

 
Partneři webu
Dialog 3000Skylla
IT SYSTEMS 4/2019 , Správa IT

Vývoj LowPower sítí a internetu věcí v ČR

Karel Krčmář


Lowpower sítěPamatujete si ještě dobu, kdy jsme pro mobilní komunikaci používali zařízení váhy menší cihly? Od té doby už jsme naštěstí díky zmenšení a snížení ceny telefonů a otevření trhu široké veřejnosti ušli dlouhou cestu. Už tehdy ale bylo jasné, že řešení pro přenos informací s využitím dat se stanou neodmyslitelnou součástí naší budoucnosti. Zpočátku SMS, pak GPRS a nakonec LTE.


Nejvíce se tato komunikace rozšířila asi v oblasti sledování objektů, jako jsou třeba auta, pracovní stroje nebo domy. A již od počátku využití GPRS k těmto účelům vývojáři hledali cestu, jak získat čidla a senzory s co nejnižší spotřebou elektrické energie. Dlouho se však nic nedělo a vývojáři energetickou bilanci řešili většími bateriemi nebo připojením na palubní sítě.

Tisíce automobilů, které po návratu majitelů z delší dovolené nebylo možné nastartovat, však ukazovaly, že to není optimální cesta. Zároveň pro mnoho způsobů využití - např. pro dálkové odečty z vodoměrů a plynoměrů – zůstávala tato technologie kvůli chybějícímu přístupu k elektrické energii nedostupná. Odborníci, vývojáři ani uživatelé proto nepolevovali ve své snaze o hledání řešení, která by snížila náklady na provoz. Náklady na dobíjení, výměnu baterií nebo samotné poplatky za přenos dat se postupně snižovaly.

Počátky LowPower WAN sítí pro IoT v ČR

Na jaře roku 2014 však v České republice, v oddělení technologických služeb (ITS) IBM, vznikla snaha uplatnit výsledky vývoje výzkumného centra IBM v Curychu v oblasti LowPower sítí a postavit tak první Low Power WAN. Ale jak už to v korporacích bývá, k vybudování LowPower sítě na platformě LoRa Alliance, jejímž je IBM zakládajícím členem, na základě lokální iniciativy nedošlo. Karel Krčmář, který divizi ITS vedl a s myšlenkou české LowPower WAN sítě přišel, se tak rozhodl IBM opustit a síť vybudovat vlastními silami.

Pro start bylo nutné najít společnost, která poskytne vysílače. Po jednáních s mobilními operátory nakonec došlo k dohodě s T-mobile, který poskytl své vysílače pro umístění základnových stanic technologie Sigfox. Ve stejné době se rozhodla společnost České radiokomunikace vybudovat LowPower síť LoRaWan na svých vysílačích. Rok 2016 se tak stal rokem nadšeného a rychlého budování sítí pro IoT.

V mezidobí zároveň probíhala jednání v rámci 3GPP – organizace zajišťující standardizaci pro mobilní operátory – o IoT řešení pro mobilní sítě. Výsledkem bylo v červnu 2016 dosažení dohody a prezentace Release 13 – základního kamene pro sítě NB-IoT a LTE-M. Velmi rychle zareagoval Vodafone a již v roce 2017 dosáhl nejlepšího pokrytí ze všech IoT sítí v ČR. Tím, že své základnové stanice umístil na zhruba 10x více vysílačů, než využívají sítě LoRa a Sigfox, mohl nabídnout své služby i uvnitř budov či v podzemí (takzvaný indoor a deep indoor coverage). Typickým příkladem jsou odečty vodoměrů v šachtách, s kterými mají LoRa a Sigfox problém. Komerčně začal Vodafone nabízet své služby k testování v polovině roku 2018.

Dnes tedy máme v ČR všechny tři hlavní LowPower WAN technologie. Česká republika je tak znovu na čele nasazování špičkových mobilních technologií ve světě. Vždyť síť Sigfox u nás byla v TOP10 na světě a naše síť NB-IoT je spolu se sítí v Holandsku stále výkladní skříní této technologie, co se pokrytí týče.

Pro úplnost je třeba doplnit, že svou NB-IoT síť provozuje také T-mobile v Praze a středních Čechách, zatím ji však veřejně nenabízí a slouží k testování. Alternativní síť LoRa si může postavit vlastně kdokoli, a zmiňme tedy např. projekty města Plzně (https://iot.plzen.eu), Starnet (https://www.starnet.cz/iot) nebo mezinárodní The Things Network (https://www.thethingsnetwork.org), který je dostupný i u nás.

Výhody a nevýhody jednotlivých LP IoT sítí

Dá se říci, že všechny jsou vhodné k přenosu malého objemu dat a koncová zařízení mohou pracovat řádově roky bez nutnosti dobíjení nebo výměny baterií. Základní rozdíl mezi sítěmi LoRa, Sigfox a NB-IoT je v objemu dat, která mohou čidla vysílat a přijímat. Technologie LoRa a Sigfox pracují na veřejné frekvenci 868 MHz, NB-IoT na frekvencích spektra LTE, které má Vodafone zakoupené a nejsou nikomu jinému k dispozici. Veřejná licence pak limituje LoRa a Sigfox zařízení v objemu a počtu přenesených dat. NB-IoT zařízení tento limit nemají a je jen na mobilním operátorovi, zda nějaký limit nastaví. Dá se tedy říci, že zařízení NB-IoT mohou vždy pracovat v režimu jako zařízení LoRa nebo Sigfox, naopak to však neplatí.

Dalším aspektem je otázka bezpečnosti, kdy využití licencovaného pásma pro zařízení NB-IoT znamená, že nebudou rušena dálkovými ovladači, hobby vysílačkami a jinými zařízeními, která volnou frekvenci 868 MHz využívají stejně jako sítě LoRa nebo Sigfox.

Také z tohoto pohledu je síť LoRa, a zde zmiňme, že to nemusí být jen síť Českých radiokomunikací, ale také např. síť pokrývající větší výrobní závod, vhodná pro takováto lokální nasazení. V rozsahu jednoho výrobního závodu je možné relativně spolehlivě ošetřit případná rušení pásma 868 MHz.
Častým argumentem pro volbu technologie LoRa pro výstavbu vlastní sítě je možnost plné kontroly nad infrastrukturou od základnových stanic po network server a řízení celé sítě.

Sítě NB-IoT a Sigfox jsou pak skutečně čistě WAN a není možné si vybudovat vlastní síť jen pro svůj závod či město. Zde se zákazník svěřuje do rukou operátora. Znamená to na jednu stranu, že nad sítí nemá takovou kontrolu, jako když si ji v případě LoRa vybuduje sám, na druhou stranu neřeší náklady na zajištění provozu. A jen náklady na polovinu pracovního času člověka, který se o dohled nad sítí stará, jsou výrazně vyšší než náklady na roční provoz tisíců čidel placených.

Roaming a dostupnost v zahraničí

Zde dnes hraje prim řešení Sigfox. Tím, že celou infrastrukturu kontroluje v rámci svého backendu, je nativní roaming zařízení Sigfox jeho největší výhodou oproti konkurenci. Samozřejmě je otázkou kvalita pokrytí v jednotlivých zemích, neboť zde je její úroveň zcela v rukou lokálních partnerů a některé země i v rámci Evropy, jako například Rakousko, Švýcarsko nebo části Německa, stále pokryté nejsou. Platí však, že když už se zařízení nachází na území pokrytém signálem Sigfox, zprávu pošle kdekoli na světě.

LoRa má řešení například v podobě již zmíněné The Things Network. Tato síť vzájemně propojených základnových stanic provozovaných účastníky projektu však nemůže poskytnout žádnou garanci dostupnosti služeb.

NB-IoT sítě v této oblasti Sigfox následují, neboť své NB-IoT sítě si operátoři staví bez vzájemného propojení. Propojené jsou v některých případech sítě se stejným logem operátora. Historická zkušenost nám však naznačuje, jak bude vývoj vypadat. Dříve nebo později, a dovolím si odhadnout, že spíše dříve než později, dojde k dohodě mezi mobilními operátory a standardem bude roaming tak, jak jej známe z mobilního volání a mobilních dat. Tak jako nemáme problém zavolat si svým mobilem kdekoli na světě, nebude pro NB-IoT zařízení problém poslat svou zprávu odkudkoli.

Zařízení pro LowPower IoT sítě

Co se týče počtu aktivních zařízení, zde zcela jasně vede NB-IoT. Těchto zařízení je v provozu násobně více než obou zbývajících technologií dohromady. Je to dáno zejména masivním rozvojem této technologie v Číně, a i když zde pokrytí nedosahuje parametrů běžných u nás, i tak jsou NB-IoT zařízení masově nasazována. Druhým v pořadí je technologie LoRa. I zde je zřejmý vliv asijských výrobců a jejich schopnosti vyrábět za velmi nízkou cenu. LoRa je často preferována uživateli, kteří si chtějí svá zařízení postavit sami a co nejlevněji, a tak je pro ně tato cesta první volbou. Sigfox se zase může pochlubit největším množstvím certifikovaných výrobců. Pro to, aby mohla zařízení síť Sigfox využívat, musí být certifikována a Sigfox se přirozeně snaží, aby takto certifikovaných zařízení bylo co nejvíce.

V České republice je mnoho vývojářů, kteří dokážou navrhnout a vyrobit zařízení pro všechny typy IoT sítí. Slouží jim k tomu i různé development kity výrobců komunikačních modulů a mikrokontrolerů. V této oblasti má Česká republika opět jedno prvenství, neboť u nás navržený a vyráběný prototypovací modul pro sítě NB-IoT PGboard (http://www.m2mc.cz/pgboard/) umožňuje ve spolupráci se sítí Vodafone vytvoření prototypu IoT zařízení v řádu dnů, a ne měsíců, jak bylo dříve běžné.

NB-IoT PGboard

Díky tomu jsou pak například dostupná u nás vyvinutá koncová zařízení pro měření spotřeby vody, plynu a energie, zařízení pro varování před úniky vody, pro detekci kouře v případě požáru, různé senzory pro detekci změny teploty a vlhkosti využívané v zemědělství (např.: cleverfarm.cz) nebo senzory pro sledování polohy balíků, palet, transportních obalů, kontejnerů nebo návěsů či vagonů.

V zásadě si můžete vymyslet skoro cokoli a můžete si být jistí, že IoT zařízení a příslušné sítě jsou nebo brzy budou k dispozici. NB-IoT i podobná zařízení komunikují dlouho, bez potřeby připojení na elektrickou síť a náklady na jejich pořízení a spravování jsou nízké. Co víc si přát?

Karel Krčmář
Autor článku je zakladatelem společnosti M2MC Holding, která se již od roku 2014 zabývá LowPower WAN sítěmi, je součástí LoRa Alliance a vyvíjí a provozuje integrační platformu Miotiq pro NB-LTE/LTE-M sítě.

Chcete získat časopis IT Systems s tímto a mnoha dalšími články z oblasti informačních systémů a řízení podnikové informatiky? Objednejte si předplatné nebo konkrétní vydání časopisu IT Systems z našeho archivu.