Центр компетенций НТИ при Сколтехе разработал новый открытый и универсальный стандарт передачи данных для интернета вещей

Команда специалистов Центра компетенций «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» (ЦК НТИ БСИВ) при Сколковском институте науки и технологий создала стандарт «Протокола беспроводной передачи данных для высокоемких сетей на основе…

Команда специалистов Центра компетенций «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» (ЦК НТИ БСИВ) при Сколковском институте науки и технологий создала стандарт «Протокола беспроводной передачи данных для высокоемких сетей на основе сверхузкополосной модуляции радиосигнала» OpenUNB (Open Ultra-Narrowband). Он позволяет организовать радиоканалы между большим количеством передающих информацию устройств и сетевыми шлюзами, а также легко объединять «умные» счётчики от разных производителей в единую систему.

Сейчас на российском рынке представлено несколько производителей «умных» приборов учёта для жилищно-коммунального хозяйства. Каждый из них предлагает свой уникальный протокол радиосвязи, позволяющий счётчику передавать данные о потреблении воды, газа или электричества конечными пользователями, либо принимать команду из центральной системы управления. Большинство из этих протоколов закрытые, и практически все они несовместимы между собой, что приводит к серьёзным трудностям при построении сложных систем учета и контроля в ЖКХ с использованием оборудования от разных поставщиков, а также дополнительным затратам управляющих компаний на приобретение базовых станций и другого высокоспециализированного радиооборудования. В большинстве стран мира эта проблема решается введением единого открытого национального стандарта связи, который используют все производители.

Руководитель ЦК НТИ БСИВ Дмитрий Лаконцев: “Другой резон здесь чисто экономический. Бизнес-кейсы в области интернета вещей чаще всего низкомаржинальные, из-за чего крайне важно сделать подключение оконечных устройств, например, «умных» счётчиков, к сети максимально дешевым, что делает доступные протоколы радиосвязи ключевым элементом IoT-систем. Сейчас есть разные протоколы передачи данных для энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (LPWAN). Это и LoRaWAN, и NB-IoT, однако только в одной нише — протоколах сверхузкополосного класса (UNB) отсутствует адекватное открытое решение. Поэтому наш Центр компетенций поставил себе задачу по разработке проекта открытого отечественного национального стандарта UNB.

Ранее наиболее удачный проприетарный протокол такого класса создала французская компания Sigfox. Свой закрытый сверхузкополосный протокол XNB развивает и российская фирма «Стриж». Первой же попыткой создания открытого стандарта UNB-протокола в России стал NB-Fi от компании WAVIoT. Однако ряд использованных в нём технических решений эксперты посчитали спорными, а сам стандарт сильно ориентирован на единственную компанию-вендора, что крайне осложняет его внедрение любой другой фирмой. Только по-настоящему открытый протокол со свободно доступной реализацией позволит сформировать в нашей стране экосистему компаний, производящих решения с полностью совместимой технологией связи”.

В отличии от других протоколов в стандарте OpenUNB хорошо проработан не только восходящий канал (от сенсора к шлюзу), но и нисходящий, позволяющий управлять работой контрольного устройства. Обычно сигнал на частотах около 868 Мгц в сверхузких каналах сильно «уплывает» — переданная на датчик команда просто может не попасть в его текущую ширину приёма. В OpenUNB предусмотрен алгоритм поправок, обеспечивающий гарантированную передачу сигналов нисходящего канала.

Следующее преимущество: полностью описаны спектральные параметры сигнала, отсутствующие в конкурирующих стандартах, что приводит к сильному «паразитному» излучению использующих их устройств. А это, в свою очередь, значительно загрязняет радиоэфир. OpenUNB учитывает особенности передачи радиосигнала, что уменьшает внеполосное излучение и позволяет эффективно использовать спектр частот.

Также OpenUNB гармонизирован с отечественными («Кузнечик») и международными стандартами шифрования (Advanced Encryption Standard, AES), тогда как в других протоколах  не всегда используются общеизвестные и надежные шифровальные алгоритмы, что ставит вопросы как относительно их устойчивости против атак киберпреступников, так и о возможности передачи прав доступа к данным третьим лицам.

Кроме того, например, закрытый протокол XNB компании «Стриж» ориентирован на использование выделенных лицензионных частот, гарантирующих отсутствие других работающих устройств в данном диапазоне. OpenUNB позволяет работать как в лицензионном, так и нелицензионном диапазоне, что значительно увеличивает гибкость построенных на его основе систем.

Но самое главное, при использовании OpenUNB требуется минимальное количество энергии для пересылки одного бита информации. Сейчас это самый энергосберегающий протокол, что критически важно для систем IoT в ЖКХ, так как обычно счетчики  запитаны лишь от встроенной батарейки, которой должно хватить на несколько лет непрерывной работы.

ЦК НТИ «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» в ближайшее время опубликует стандарт OpenUNB на специальном портале, чтобы как можно более широкий круг экспертов мог ознакомиться с ним и сформулировать свои критические замечания. После этого специалисты центра проведут серию семинаров и публичных обсуждений стандарта для его доработки и развития. На сбор обратной связи от профессионалов индустрии отведено три месяца.

Большую поддержку в создании нового проекта национального стандарта протокола передачи информации для интернета вещей оказал Технический комитет 194 «Кибер-физические системы». Как отметил его председатель, руководитель программ РВК Никита Уткин: «Ранее мы уже активно помогали в разработке стандарта NB-Fi, инициировали его активное обсуждение с привлечением всех ведущих экспертов. Благодаря нашим усилиям он был в начале 2019 года утвержден Росстандартом в качестве предварительного национального стандарта. Однако мы считаем, что на рынке должно быть представлено полноценное семейство стандартов и протоколов Интернета вещей. Каждый из них имеет возможность стать национальным стандартом и найти практическое применение».

Комментарии ( 4 )

  1. Сергей Орлов
    says:

    Добрый день
    Буду благодарен, если Вы укажите, где можно ознакомиться/ скачать описание заявленного протокола OpenUNB

    • Daniil Kuznetsov
      says:

      Добрый день!
      Благодарим за ваш интерес к разрабатываемому нами стандарту! Скорее всего через две недели он будет выложен как на специальном сайте, так и тут. Вы сможете скачать само описание стандарта в pdf и пояснительную записку к нему. Рекомендую следить за новостями и обновлениями на нашей странице в Facebook по адресу https://www.facebook.com/IoTandWireless

  2. Дмитрий
    says:

    Добрый день.
    Речь идет только о высокоуровневом протоколе или еще о типе модуляции?
    Что за чипы для передачи?
    Какую модуляцию вы используете?

    • Daniil Kuznetsov
      says:

      Дмитрий, добрый день!
      Спасибо за проявленный к нашему протоколу интерес. Отвечаем по пунктам:

      “Речь идет только о высокоуровневом протоколе или еще о типе модуляции?”
      Протокол описывает канальный уровень, на физическом уровне протокол предполагает использование BPSK/DBPSK-модуляции.

      “Что за чипы для передачи?”
      Любые Commercial Off-The-Shelf трансиверы, которые поддерживают BPSK/DBPSK-модуляцию и удовлетворяют требованиям по электромагнитной совместимости.

      “Какую модуляцию вы используете?”
      Соответственно, BPSK/DBPSK.

Добавить комментарий

Your email address will not be published. Required fields are marked *