Как устроен и для чего используется интернет вещей в Нидерландах

В 2016 году Нидерланды стали первой страной мира, которая покрыла себя национальной сетью для интернета вещей (Internet of Things, IoT). О том, что мы стоим на пороге эры интернета вещей, не трубил разве что ленивый. Тем не менее, из анонса оператора KPN, построившего ту самую сеть в «стране тюльпанов», толком не ясно, что именно произошло. А главное – что такое особенное получили нидерландцы, чего нет у остальных жителей планеты (после аналогичную сеть запустили и в Сингапуре, так что таких стран уже минимум двое), и почему нам тут в Украине стоит – или не стоит – этого хотеть.

О технологичности Нидерландов в нашем информационном пространстве слышно мало. Да, интернет вещей, да, первый в мире беспилотный автобус, «умные» (хотя скорее «зеленые») дорожки для велосипедистов и автомобилистов. Да, инкубаторы для стартаперов и поезда, которые полностью перешли на энергию ветра. Но это лишь крупицы, за которыми не видно главного – Нидерланды настолько давно и плотно стали технологичными, удобными и дружественными по отношению ко всем гражданам и гостям, а не только политикам и олигархам, как у нас, что они даже не видят смысла этим кичиться. Вероятно, поэтому практически не найти в интернете информацию о том, как по-умному теперь осуществляется управление каналами, поездами и багажом в главном аэропорту страны. Но это не значит, что это пустая и неинтересная затея.

О чем речь

Предполагается, что всерьез интернет вещей будет развиваться уже в эру 5G – стандарта, который находится на этапе разработок и тестирования (в чем даже Украина принимает участия). Сети этого поколения обеспечат достаточную емкость и энергоэффективность для работы кучи датчиков, «умных» бытовых и городских устройств, и прочих субъектов интернета вещей. Но это не значит, что до 5G жизни в этом сегменте не будет. Уже сейчас многие банкоматы подключены к интернету через операторские сети, «умные» светофоры, городское освещение, лифты, медицинское оборудование. Этому всему достаточно 2G для передачи маленьких пакетов данных. Но сети второго и третьего поколения – не резиновые и рассчитаны на другие задачи. Они созданы для людей. Плюс очень не энергоэффективны, что критично для интернета вещей, ведь одно дело – заряжать смартфон раз в два дня, другое – менять батарею в датчиках на полях или в фурах, допустим, раз в месяц-два.

Осознавая все недостатки существующих сетей, несколько компаний из IT-отрасли создали LoRa Alliance (в него входят вендоры, операторы, IT-компании, полный список). Альянс занимается разработкой стандарта, учитывающего потребности интернета вещей. А именно – передачу маленьких объемов данных на большие расстояния (интернет вещей – это прежде всего b2b-история, в «полях» важно покрывать меньшим количеством станций большие расстояния) и экономно расхода заряда аккумулятора устройства. Таким стандартом стал LoRa. Также его называют LPWAN или LoRaWAN (первый термин описывает радио слой, вторые два – протокол связи и системную архитектуру сети). Именно такую сеть построил оператор KPN в Нидерландах на тех же сотовых вышках в дополнение к существующим сетям.

В Википедии есть отличная схема, которая объясняет специфику существующих стандартов передачи данных и показывает место LoRa среди них.

Как устроена сеть LoRa

LoRa расшифровывается как Low Range, то есть, низкий диапазон. Соответственно, сеть работает в нижнем диапазоне частот, что обеспечивает лучший радиус покрытия при минимальном количества базовых станций. Стандарт работает исключительно в нелицензируемых диапазонах спектра, так назваемых ISM (индустриальный, научный, медицинский). Такие спектры могут использоваться под LoRa в разных странах мира.

LoRa использует CSS-модуляцию (Chirp Spread Spectrum), которая также применяется в военной и космической отраслях. Фактически, национальная сеть интернета вещей в Нидерландах – это первый пример ее коммерческого использования.

LoRa хоть и не является мобильной связью в нашем привычном понимании (то есть нельзя купить SIM-карту и подключить к ней свой смартфон), работает она по тому же принципу. Данные с датчиков в сети шифруются ключом AES-128. Более подробно схема работы и технические нюансы описаны на сайте, посвященном этому стандарту.

[media-credit name=»Википедия» align=»aligncenter» width=»997″][/media-credit]

Скорость передачи данных в сети LoRa составляет от 300 б/с до 50 Кб/с, по мере удаления от антенны она падает, и может опускаться до 11 Кб/с, чего, по сути, все равно достаточно для передачи небольших объемов данных.

На территории Нидерландов расположены сотни антенн, к которым могут подключаться работающие в нужном стандарте датчики. Радиус действия антенны – до 15 километров. Датчики подключаются к антеннам по стандарту LoRa, но антенны дальше к сети – через более привычные интерфейсы. Это может быть Ethernet или сотовая связь по протоколу TCP/IP. Через интернет информация с датчиков поступает в «облако», и оттуда – на устройство пользователя. Например, в мобильное приложение, где отображается информация об объекте. Та, которую собирают датчики. Вот схема работы (Actility – это компания, которая предоставляет услугу подключения к сети).

По сути, единственное отличие этой схемы от предыдущей – это то, что на ней видно, что Actility отвечает за сервера.

Энергозатраты устройств с поддержкой LoRa минимальные. Датчики, работающие в этом стандарте, способны продержаться от одного заряда 10 лет. Только представьте, если бы в таких датчиках, установленных, например, на суднах или на фонарях, батарейка требовала замены раз в месяц. Едва ли затраты на их обслуживание окупили бы себя.

Как используется сеть для интернета вещей в Нидерландах

Заявляя о запуске сети, оператор KPN добавил, что спрос в пилотных городах (Гаага и Роттердам) был огромным, к сети может подключиться до 1,5 млн устройств. В пресс-релизе говорилось, о новых фантастических возможностях для автоматизации полива лужаек, о чудесных противоугонных датчиках на велосипеды, которые с легкостью защитят любимое движимое имущество голландцев. К сожалению, компания не приводит данные о том, сколько людей воспользовалось этой сетью в подобных целях. И больше похоже на то, что LoRa «взлетит» в b2b-сегменте, потому что именно здесь эра интернета вещей уже наступила. Мы приводим несколько успешных кейсов использования сети LoRa в Нидерландах.

«Умное» управление каналами

Нидерланды – страна низинная. И большое количество каналов на ее территории выполняют одну функцию – отводят лишнюю воду с драгоценной территории. Судоходство является важной частью жизни в Нидерландах. Чтобы романтический флер амстердамских каналов не убивали неприятные происшествия на воде, судоходством надо эффективно управлять. Понятное дело, что и до появления интернета вещей в стране как-то справлялись с судами на воде, но новые технологии открыли новые перспективы.

Компания Smartlog, специализирующаяся на интернете вещей для бизнеса, создает платформу для автоматизации и сбора информации. В портфолио Smartlog есть программное обеспечение собирает данные о состоянии каналов в Амстердаме с датчиков в сети LoRa. Ранее для тех же целей использовались радиодатчики. Они фиксируют информацию об уровне воды в каналах и передают ее государственным органам контроля в реальном времени. Если уровень повышается выше нормы, открываются шлюзы для спуска воды. Так в Амстердаме предотвращают затопление жилых домов и магазинов в зоне риска.

«Умное» управление логистикой багажа в Схипхоле

Амстердамский аэропорт Схипхол пустился в эксперименты с LoRa весной 2016 года, буквально одним из первых. Во-первых, в управлении отходами, о чем пойдет речь ниже. Во-вторых, в отслеживании багажа. К сожалению, более подробной информации о том, как работает история с багажом, нет. Но есть видео, которое демонстрирует «путешествие» чемодана от стойки регистрации до нужного гейта. Схипхол – огромный аэропорт, и его система управления багажом считается очень сложной. Очевидно, что тут без датчиков, которые отслеживают чемоданы на пути, можно их потом долго искать, если что-то пойдет не так.

Мониторинг переключения стрелок на жд-вокзале Утрехта

Датчики LoRa используются на центральной станции города Утрехта для мониторинга переключения стрелок для поездов. О процедуре также нет информации в открытых источниках (во всяком случае, на английском языке), но рискуем предположить, что речь идет о том, чтобы контролировать, что переключения происходят, собирать статистику и понимать, в каком положении стрелки находятся в каждый конкретный момент.

«Умный» велосипедный замок Mobilock и «умная» аренда велосипедов

Велосипеды – самый популярный персональный транспорт в Нидерландах. И воруют их там с завидной регулярностью. Оператор KPN представил «противоугонный» велосипедный замок с поддержкой стандарта LoRa в марте 2016 года. Незадолго до развертывания сети интернета вещей по всей стране.

Mobilock дает возможность арендовать велосипед в один клик через приложение. Для этого надо завести аккаунт в сервисе. Мобильное приложение показывает авторизированным пользователям доступные велосипеды поблизости. Их можно бронировать и забирать, оплачивая аренду через приложение. Оставить велосипед тоже несложно. Достаточно найти подходящую парковку в городе – и нажать в приложении соответствующую кнопку. Это видео демонстрирует Mobilock в действии.

По словам оператора, на замок поступило большое количество заявок со стороны сервисов проката велосипедов. Mobilock позволяет отслеживать точное местоположение транспорта и имя человека, который в данный момент им пользуется. Отдельный GPS не требуется, поэтому расходы аккумулятора устройства минимальные.

«Умная» утилизация отходов

Компания Suez, которая занимается утилизацией отходов в Нидерландах, также прибегла к помощи LoRa для контроля своих процессов. Suez оснастила датчиками контейнеры с разными типами отходов – медицинскими, конфиденциальными и вредными. Информация об их перемещении от объекта, который создал отходы, до места утилизации собирается Suez и предоставляется клиентам компании. Тем контроль важен по ряду причин: и для того, чтобы убедиться, что процедура утилизации была проведена, и чтобы иметь возможность отчитаться за результат перед органами, которые вправе контролировать деятельность компании.

Когда речь идет об обычных отходах, датчики на баках выполняют и самую очевидную функцию – сигнализируют о том, что они наполнены соответствующей службе. Это позволяет более качественно, но с меньшими затратами следить за чистотой в городе.

Датчиками оснащаются и автомобили, которые собирают контейнеры с отходами. Они передают информацию о заполненности службам, которые ими управляют. Это дает возможность лучше контролировать процесс уборки, прогнозировать загруженность служб и собирать большие данные о ситуации с отходами в городе или даже стране. В перспективе на основании этих данных – принимать решение о том, как можно изменить ситуацию в лучшую сторону.

В итоге

Интернет вещей в нынешнем виде – это полезный инструмент для бизнеса, который позволяет собирать огромное количество информации без человеческого участия, своевременно реагировать на внештатные ситуации. В такой большой и аграрной стране, как Украина, подобные сети здорово пригодились в сельском хозяйстве и логистике как минимум. Сложно представить себе среднестатистического украинца, настраивающего автоматизацию полива лужайки или берущего в аренду велосипед, защищенный умным замком. Но это не значит, что в нашей стране еще нет большой потребности в технологиях, подобных LoRa. Остается надеяться, что в вопросах внедрения 5G Украина не отличится таким же образом, как с 3G.