О чем молчат разработчики: IoT без купюр

Умные устройства, подключенные к интернету, медленно, но верно меняют мир. Их уже больше, чем людей – свыше 20 млрд штук было зарегистрировано в 2017. К 2020 будет минимум 40 млрд. Так что будущее, в котором к сети подключается неподключаемое, наступило, и теперь нужно учиться жить в мире IoT, в котором данные – новая валюта, и вопрос передачи данных становится все более актуальным.

Когда любую железяку в лесу можно сделать умным iot-устройством, требования к передаче в большинстве случаев не такие уж жесткие – низкая стоимость, большая дальность и достоверность. Только индустриальный интернет вещей, который обеспечивает взаимодействия между машинами (М2М), требует больших скоростей для обработки комплексных информационных потоков. В быту же интернет вещей можно назвать, скорее, интернетом событий – когда миллионы датчиков, встроенных в любые устройства, коротко и “по существу” оповещают о том, например, что на парковке есть свободные места, что мусорный контейнер заполнился, что почва на поле недостаточно увлажнена, что сработала охранная сигнализация. Либо, наоборот, вы сами управляете устройствами, включая дома свет, заказывая еду или вызывая нужного специалиста с помощью одной кнопки и т.д.

Идея в том, что это должен быть недорогой способ передачи коротких значимых данных с максимальной достоверностью их фиксации. И такой способ сегодня есть – это LPWAN (Low Power Wide Area Networks) технология. В беспроводных сетях можно получить одновременно лишь два параметра из трех: скорость, дальность, энергоэффективность. Уменьшаяскорость передачи и объемы данных, LPWAN выигрывает в остальных параметрах, стоимости и простоте. Конечные устройства могут работать годами без дополнительного обслуживания и зарядки, а передача данных фактически ничего не стоит. Дальность работы в прямом канале - до 50 километров в прямой видимости, 10 километров в сельской местности и 3 километра в черте плотной городской застройки.

Самые известные брендыLPWAN решений, – это LoRa и Sigfox. Каждая из этих технологий имеет свои достоинства и недостатки. В России развитием LPWAN занимаются «Стриж Телематика», ВАВИОТ(обе компании реализуют UNB технологию как у SigFox) и GoodWAN, объединившая в одном устройстве оба стандарта, то есть совместив достоинства LoRa и Sigfox.

Ажиотаж вокруг этой темы понятен – дешево, удобно, эффективно. Но не стоит забывать, что разработчики всегда стараются показать свое решение с выгодной стороны, из-за чего временами опережают события. Технология относительно молодая, в полную силу она еще не применяется, поэтому пока есть только теоретические доказательства того, что хорошее текущее решение для миллиона конечных устройств останется столь же хорошим и для миллиарда.

Возьмем, например, пропускную способность каналов передачи данных. LoRa и SigFox в рекламных материалах всегда указывают максимальное достижимое в теории число, но их конечные устройства выходят в эфир случайным образом, из-за чего сигналы могут накладываться друг на друга и даже теряться.

Также производители иногда заявляют о том, что LPWAN подходит для промышленного IoT, однако на самом деле LPWAN может применяться в этой области очень ограниченно. В этом и состоит отличие интернета вещей от интернета событий – во втором случае нельзя передавать большие объемы данных, максимум пару десятков коротких сообщений в сутки, иначе срок службы батарей значительно сократится, а стоимость устройств, соответственно, повысится. Кроме того, скорость передачи данных для этого слишком низкая.

Но зато упор делается на стоимость – и это действительно важный козырь. В будущем цену конечных устройств обещают фактически приблизить к нулю. Но сегодня невозможно найти устройство, которое стоило бы дешевле $20, хоть SigFox и заявляет о $2-3. Пока это слишком оптимистичные оценки, ведь кроме самого модуля, есть еще батарейка, датчик, управляющий процессор, корпус. Кстати, именно поэтому конечные устройства не могут быть размером с горошину (такие заявления иногда тоже можно услышать). На самом деле их минимальный размер будет сопоставим скорее с половиной сигаретной пачки.

Продолжая разговор о низкой стоимости, ее обратной стороной является проблема уязвимости нижнего физического канала связи – открытого радиоканала, который легко прослушать и к которому могут подключиться злоумышленники. Представьте, вы сидите вечером в своем уютном “умном” доме и даже не подозреваете, что кто-то может дистанционно выключить вам свет или закрыть дверь. В целом, можно сказать, что преимущества LPWAN одновременно становятся и источником угроз информационной безопасности. Из-за большого радиуса действия и доступности оборудования легко добраться до физического канала передачи данных. Также не способствуют безопасности открытые стандарты, ограничения в объеме передаваемой информации, скудные возможности шифрования обратного канала и открытое ID конечного устройства. Так что перед разработчиками сегодня стоит серьезная задача – обеспечить достоверность и защиту передаваемых данных. Стандарт LoRa в первую очередь нужно защитить от глушения и постановки точечных помех – у SigFox в этом плане ситуация гораздо лучше. Также должна быть обязательная защита ID конечных устройств. Еще одно важное условие – подключение к безопасным системам хранения и коммерческой реализации информации, основным на принципах блокчейна (например, IOTA).

У LPWAN есть и другие сложности, которые в основном связаны со спецификой отдельных решений – например, SigFox и LoRa, два гиганта отрасли, по сути являются взаимодополняемыми технологиями. Явное достоинство LoRa – наличие фактически симметричного обратного канала, а SigFox обладает гораздо большей пропускной способностью прямого канала, который к тому же защищен от помех. То есть для полноценной работы устройств желательно объединить SigFox и LoRa, что и реализовано российским разработчиком - компанией GoodWAN.

В любом случае LPWAN – это новое слово в дешевом сегменте IoT, на технологию делают ставки компании фактически из всех возможных отраслей, начиная с сельского хозяйства и заканчивая “умным” городом. Однако для передачи данных в безлицензионном диапазоне пока еще существует много проблем, которые нужно устранить до того, как миллионы устройств превратятся в миллиарды. Будем с интересом следить за развитием технологий, которое обещает быть бурным.