Uzbudljivi svet IoT uređaja

Jedan od pojmova koji se najčešće sreće na temu tehnologija koje dolaze je sigurno IoT odnosno Internet of Things. Kao i njegovi prethodnici M2M (Machine To Machine)  i SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sistemi, i ovaj je namenjen međusobnom povezivanju velikog broja uređaja.

Za razliku od ranijih tehnologija u IoT scenarijima, broj uređaja koji se povezuju je veliki, često i više milijardi, a mreža preko koje komuniciraju je javna tj. internet. Korisnici tih mreža mogu biti svi  elektronski i mnogi neelektronski uređaji koji su  dostupni ili šalju podatke na osnovu kojih se preduzimaju  određene akcije. Tako oni postaju tzv. „pametni“ uređaji koji su pametni jer na osnovu obrade informacija koje šalju dobijaju instrukcije da izvrše određene funkcije čime se smanjuje potreba za ljudskom intervencijom.

Zašto NB – IoT?

Povezivanje uređaja je primarna funkcionalnost IoT rešenja, a bežično povezivanje najelegantniji i u budućnosti jedini način povezivanja. U tu svrhu koristiće se LPWA (Low Power Wide Area) mreže koje su optimizovane za malu potrošnju energije, a veliki domet.  Narrowband IoT (NB-IoT) je 3GPP tehnološki standard koncipiran da funkcioniše kao relativno nezavisna LPWA mreža unutar mobilnih mreža 4. i 5.  generacije. Omogućeno je slanje znatno dužih poruka: 500 B u odnosu na 51 B kod LoRa i 13 B kod SigFox mreža i daleko veći broj poruka dnevno od 300 ili 140 kod konkurentskih tehnologija.

Iako su LPWA mreže optimizovane za prenos podataka od uređaja (uplink), važna je i komunikacija u suprotnom smeru (downlink), a NB-IoT je superioran u ovom domenu. Predviđene su brzine od 60 kbps u uplink i 30 kpbs u downlink smeru (half-duplex), kapacitet je projektovan da podrži do 50.000 uređaja u jednoj ćeliji, a kao modulacija se koristi QPSK.

Iza NB-IoT stoje mobilni operateri što je važno zbog upotrebe licenciranog frekvencijskog spektra koji je dodeljen samo njima na korišćenje i u njemu nema interferencije koju prave drugi uređaji. Time se izbegava zagušenje, veliki problem svih tehnologija u nelicenciranom spektru. U Srbiji, Vip mobile je jedini operater koji radi na uvođenju ove tehnologije.

Domaći hardver i softver

Za razvoj IoT uređaja može se koristiti razvojni sistem Clicker 2 for PIC18FJ, domaće kompanije MikroElektronika (MikroE), koja se bavi projektovanjem i proizvodnjom hardverskih i softverskih alata za brzi razvoj embedded aplikacija. Clicker 2 for PIC18FJ je baziran na osmobitnom mikrokontroleru PIC18F87J50 kompanije Microchip, i putem dva mikroBUS™ konektora nudi mogućnost jednostavnog povezivanja i kombinovanja preko 500 različitih dodataka, standardizovanih pod nazivom Click boards™, popularno nazvanih – klik pločica.

Klik pločice su i softverski podržane bibliotekom koja sadrži funkcije kompatibilne sa MikroE kompajlerima (mikroC, mikroBASIC i mikroPASCAL).

U svrhe povezivanja na Vip NB-IoT mrežu, može da se iskoristi LTE IoT click, klik pločica koja na sebi poseduje LTE/2G integrisani modem sa oznakom SARA R410M, kompanije u-blox. LTE IoT click sadrži kompletnu infrastrukturu neophodnu za povezivanje na mreže mobilne telefonije, nudeći korisnicima UART serijski interfejs  koji je veoma jednostavan za korišćenje i lak za povezivanje sa mikrokontrolerom, kao i USB 2.0 interfejs za direktnu konekciju sa personalnim računarom.

U ovom trenutku ispituju se mogućnosti LPWA mreža u različitim scenarijima, a najperspektivnije oblasti  su tzv. smart metering i smart city rešenja – npr. automatizacija odnošenja otpada na osnovu informacija dobijenih od senzora popunjenosti kontejnera. U Norveškoj je nedavno ugovoreno povezivanje 100.000 kontejnera u takav sistem pomoću NB-IoT mreže.

Budućnost koju obećava IoT koncept je uzbudljivi svet uređaja i sistema koji funkcionišu skoro potpuno nezavisno od korisnika, koji predviđaju njegove potrebe i automatski ih ispunjavaju. Promena se neće dogoditi preko noći, ali sigurno je da će biti realizovana pomoću bežičnih komunikacionih mreža od kojih je NB-IoT najperspektivnije rešenje.

Za sam kraj, ne zaboravite: Mrežna IoT rešenja raspoređena u licenciranom spektru mobilnog operatera imaju niz prednosti:

• Podržavaju veoma nisku potrošnju energije – životni vek baterije meri se u godinama, a čak preko 10 godina za neke aplikacije.
• Količina podataka je optimizovana za kratke poruke – reda dužine SMS-a.
• Moguće je postići veoma nisku cenu uređaja – očekuje se da će modul za povezivanje za par godina koštati svega nekoliko dolara.ž
• Dobra je pokrivenost u zatvorenom prostoru i na otvorenom čak i na ranije nedostižnim lokacijama, s nedostupnim izvorom napajanja.
• Uređaji su jednostavni za instalaciju na postojeće mreže, uz ponovnu upotrebu postojeće ćelijske infrastrukture kad god je to moguće.
• Rešenja su prilagodljiva tako što podržavaju veliki broj uređaja na širokom geografskom području.
• Obezbeđena je sigurnost konekcije do kraja (end-to-end) i podrška za autentifikaciju koja koju obezbeđuje mobilni operater.
• Svaki sistem može biti integrisan u jedinstvenu IT platformu mobilnog operatera.

Autori: Bojan Kovačević, Vip mobile; Darko Ilijevski, MikroElektronika

Ovaj tekst je deo specijala posvećenog Smart Home / Digitalnom domu, objavljenog u časopisu PC#259. Specijal možete čitati potpuno besplatno u PC Press digitalnoj čitaonici.