Мы делаем вещи для Интернета Вещей
101,81
рейтинг
19 января в 11:59

Беспроводные технологии «интернета вещей»

Привет, Гиктаймс!

В последнее время — ну как «время», так обычно говорят про дни или недели, а тут речь идёт скорее уже о годе-двух — мимо постоянно проскакивают статьи на тему «что такое Интернет вещей» (ну и на смежные: основные игроки, основные тенденции, новейшие продукты и так далее). К сожалению, примерно 99 из 100 из них насколько объёмны, настолько же и бессмысленны: их авторы пытаются говорить об IoT как о некоей единой и цельной концепции.

Однако цельного и единого IoT не существует и не может существовать. В лучшем случае, IoT можно определить как концепцию удалённого взаимодействия машина-машина (m2m) или машина-человек (m2h), в то время как классический Интернет — это взаимодействие человек-человек.

Но на этом единство и заканчивается. Можно ли описать одной статьей «тенденции и основных игроков интернета»? Да вы шутите, что ли? Придётся охватить СМИ, соцсети, видеосервисы, магистральных провайдеров, ВОЛС, сотовые сети, корпоративные сети, облачные сервисы для бизнеса, сетевое оборудование для дома, CPE для офиса, магистральное оборудование… всё это — части того, что называется сейчас «Интернет».

То же самое — и с «Интернетом вещей». Это и лампочки LiFX в квартире, и контроллеры Danfoss в вентиляционных установках офисных зданий, и ваш любимый фитнес-трекер, и система мониторинга дорожной обстановки мегаполиса, и централизованный сбор данных о состоянии и ресурсе парка электрофрезерных станков, и много чего ещё. Каждое из этих применений — это свой собственный рынок, собственные решения и на программном, и на аппаратном уровне и, разумеется, собственные игроки, многие из которых другими сегментами IoT не занимаются и никогда не будут заниматься.

Поэтому попытка описать «все тенденции развития IoT» — это либо энциклопедия, в которой просто по буквам алфавита перечислено всё, что есть на эту тему в мире, либо даже не ощупывание слепыми слона, а визит слепых в зоопарк: один ощупывает жирафа, второй — крокодила, третий — лоток с сахарной ватой, а потом они собираются и обсуждают, как выглядит слон.

Что в этой ситуации делать? Я думаю, начать немного разгребать интернето-вещевые завалы, раскладывая по полочкам базовые понятия. И начать я хочу с того, какие беспроводные технологии сейчас популярны — и чем они, чёрт возьми, друг от друга отличаются.

Говоря человеческим языком — на чём сейчас принято делать нижние три уровня модели OSI.



Физический уровень



С физическим уровнем всё достаточно просто: хотя многие до сих пор повторяют in wire we trust, на практике беспроводные коммуникации уже победили, в том числе в критических применениях — недавно, например, проскочила новость, что армия США планирует переходить в полевых лагерях на Wi-Fi, потому как разворачивание в них Ethernet занимает неоправданно много времени и сил.

И это — военные. В случае обычной домашней или офисной инфраструктуры проводные сети для Интернета вещей (то есть, в первую очередь, «умного дома» и «умного офиса» — управление освещением, TV/AV, HVAC) уже можно считать мёртвыми: они крайне дороги в установке (хотя бы потому, что под прокладку слаботочной проводки требуется капитальный ремонт помещения) и крайне негибки в дальнейшей эксплуатации — любое изменение конфигурации требует прокладки новой проводки. В то же время, одна из решаемых «умным домом» задач — это обеспечение гибкости внутренних коммуникаций и управления.

Просто представьте себя на месте бизнес-центра, который захотел внедрить у себя технологии «умного офиса» — то же адаптивное освещение и вентиляцию, например, регулирующиеся в зависимости от внешних условий, количества людей в здании и других параметров. И у вас выбор между «закрыться на три месяца на ремонт для прокладки проводки» и «поменять светильники и контроллеры HVAC на имеющие радиоинтерфейс». Пусть даже цена этого будет одинаковой — хотя в любом крупном здании проводка выйдет сильно дороже, но пусть — ответ, в общем-то, очевиден.

В результате можно сказать, что проводные сети в IoT, в частности, в умном доме и умном офисе — это направление, которое в ближайшем будущем выживет только в узкоспецифических применениях. На массовом рынке шансов оно имеет не больше, чем ноутбуки без Wi-Fi, зато с гнездом Ethernet.

Конечно, существует проблема глушения радиочастотных каналов (в т.ч. непреднамеренного), наличия зон неуверенного приёма, удалённого доступа в сеть злоумышленников и т.п. Однако при минимально грамотном подходе к проектированию устройств эти проблемы сводятся к нулю; неграмотный же подход и проводные сети точно так же превращает в дырявый и глючащий ад.

Если говорить про радиодиапазоны, то основных используемых — два: 868/915 МГц и 2450 МГц; также встречается и старый добрый 433 МГц, но он в целом нужен мало — он плохо регулируется и потому часто бывает сильно замусорен, скорости в нём маленькие, антенны, наоборот, большие, а дальность связи от 868/915 принципиально не отличается.

868 МГц и 915 МГц — это нелицензируемые (то есть эксплуатанту не надо получать лицензию на использование частот) диапазоны, причём первый из них живёт в Европе и России, а второй — в США и Японии. Такое разделение между странами не очень удобно, но в принципе решаемо — разница частот не настолько большая, чтобы требовалось под каждый вариант делать полностью новый дизайн устройств. Диапазоны зарегулированы сильнее, чем 433 МГц, поэтому шансы встретить в них работающий у соседа 10-ваттный передатчик пренебрежимо малы.

2450 МГц — ещё один нелицензируемый диапазон. В плюсах у него абсолютная универсально (он един, с небольшими оговорками, по всему миру) и минимальные габариты антенны, в минусах — не слишком большая дальность, сильное затухание в препятствиях и наличие в том же диапазоне Wi-Fi, Bluetooth и микроволновок. Впрочем, замусоренность диапазона этими устройствами часто преувеличивают — на практике на тех масштабах, где используются IoT-устройства с 2,45 ГГц, Wi-Fi на них никак не влияет (здесь надо понимать, что опыт «а вот из-за соседей у меня в Wi-Fi едва-едва три мегабита реальной скорости» на IoT переносить… опрометчиво: там обычно даже в идеальных условиях потолок в районе 250 килобит).

На практике 2450 МГц обычно используют в помещениях, а 868/915 — как на улице, так и в помещениях. Выбор конкретного диапазона для помещений определяется соотношением габаритов и дальности — например, в устройствах умного дома габариты могут оказаться весьма важны, поэтому 2450 МГц будет удобнее благодаря меньшим размерам антенн.

Канальный и сетевой уровни



Ситуация с канальным и сетевым уровнями несколько веселее. Во-первых, их не имеет большого смысла описывать по отдельности, т.к. с точки зрения используемых технологий одно обычно привязано к другому, во-вторых, если таки делать обзор «всех технологий интернета вещей», то в краткой форме он будет выглядеть вот так:



Поэтому пройдёмся быстренько по конкретным решениям — наиболее известным, причём сразу поделим их на две группы: решения для LAN и для WAN. Отличаются они ровно одним — дальностью связи: LAN имеют размер до 1 км, WAN — более 1 км.

Wi-Fi. Хотя Wi-Fi и пытаются использовать в IoT, это, в большинстве случаев, героические попытки по натягиванию совы на глобус. Wi-Fi — высокоскоростная сеть для устройств с большой батарейкой, и в IoT он применим в крайне ограниченном числе случаев. Как правило, в бытовой технике, которая должна уметь не только включаться в M2M-взаимодействие, но и предоставлять интерфейс напрямую для планшета или смартфона — в этом случае Wi-Fi имеет смысл как интерфейс, в планшете и смартфоне уже присутствующий.

При этом для лампочек и подобных устройств «настоящего массового IoT» Wi-Fi — это кособокий костыль, существование которого обусловлено историческими причинами. Высокая пропускная способность здесь не нужна, дальность стабильной работы Wi-Fi оставляет желать лучшего, энергопотребление — тоже, первоначальная настройка сети не автоматизирована, и наконец — если вы в своём доме на каждую лампочку поставите по Wi-Fi, при первом включении ваш домашний роутер попросту загнётся под напором клиентов.

Теоретически Wi-Fi позволяет обойтись без централизованного хаба, заодно играющего роль гейтвея во внешний мир, в доступные людям и планшетам сети. Но преимущество это, за исключением указанного выше случая с КБТ, иллюзорное — когда у вас в доме счёт умным устройствам идёт на десятки, причём большинство их них предельно банальны, вам придётся делать централизованное управление ими, более того — отвязанное от конкретных мобильных устройств, принадлежащих конкретным членам семьи. Вы в общем случае не хотите, чтобы свет в сортире перестал работать потому, что ребёнок унёс из дома планшет. То есть — хаб всё равно нужен, а будет это прибитый к стенке планшет со специальным ПО или тот же планшет, только ещё и с радиомодулем ZigBee/Z-Wave/6LoWPAN — вопрос не сильно принципиальный.

Альянс Wi-Fi сейчас начал разработку специальной субгигагерцовой версии стандарта для IoT, но в свете наличия альтернатив — о которых ниже — мне это представляется результатом политики «И мы! И мы тоже лидеры IoT!», а не технической необходимостью.

ZigBee. Очень популярное LAN-решение, широко применяемое в устройствах «умного дома» благодаря двум своим свойствам — во-первых, ZigBee не является проприетарным лицензируемым протоколом (в отличие от технически похожего Z-Wave, например), во-вторых, в рамках ZigBee работа описывается вплоть до уровня приложений.

ZigBee может работать и в 868/915 МГц, и в 2450 МГц, в качестве MAC-уровня в нём используется 802.15.4. Топология сетей — ячеистая, скорость до 250 кбит/с. Размер сети может достигать сотен устройств, максимальное число хопов от роутера до конечного устройства — 10 в ZigBee обычном и 30 в ZigBee PRO.

Делать ZigBee-устройства можно на разных платформах, одной из самых интересных являются микроконтроллеры TI серии CC — начиная со старых моделей с процессорным ядром 8051 и заканчивая новейшими CC1310, CC2630 и CC2650 с ARM Cortex M3; CC1310 покрывает диапазоны до 1 ГГц, CC26xx — 2450 МГц, а ещё не вышедший монстр CC1350, смысл которого я пока не понимаю, обладает и вовсе двумя радиоинтерфейсами. Для своих контроллеров TI даёт бесплатный стек ZigBee, более-менее готовый к применению. Для других контроллеров вам придётся искать другие решения, и очень часто они будут оказываться платными.

В целом, ZigBee является хорошим выбором для домашней автоматизации — помимо доступности, он, благодаря включению в стандарт уровня приложений, теоретически обеспечивает совместимость вашей разработки с другими ZigBee-устройствами. Практически, однако, не всё так просто: как минимум, вы столкнётесь с нестандартными расширениями и просто кривой реализацией сторонних устройств, а как максимум — с целенаправленным огораживанием, какое случилось, например, недавно у Philips с их лампочками.

При этом, с другой стороны, если совместимость вас не волнует, то достоинства ZigBee могут превратиться в его же ограничения.

Вообще, совместимость со сторонней продукцией — это вещь, о которой применительно к «умному дому» много говорят, но при этом значит она удивительно мало. Дело в том, что и весь рынок «умных домов» по сию пору крошечный (неудивительно, если дешёвым устройством в нём считается стоящее $50-70), и игроков на нём довольно много — говоря короче, нет того стандарта de facto, за который имело бы смысл уцепиться. Выберете ZWave — получите совместимость с одной грядкой, выберете ZigBee — с другой. Вполне резонным здесь является вопрос, нужна ли совместимость при таких предпосылках вообще — или эффективнее будет перепахать к чертям весь огород.

Z-Wave. По своим возможностям схожее с ZigBee, но полностью закрытое решение для построения ячеистых сетей. Работает в диапазонах 868/915 МГц, платформа — только чипы Sigma Designs или Mitsumi, других вариантов нет. Не самая дешёвая технология, кроме того, чипы обладают невысокой производительностью — они построены на ядрах 8051, поэтому, если вам нужно что-то большее, придётся цеплять внешний процессор.

К недостаткам можно добавить то, что максимальная скорость Z-Wave в его последней версии — 100 кбит/с (впрочем, для сабгигагерцового диапазона это нормально, да и в реальности больше не нужно), максимальное число устройств — 232, хопов от роутера — всего 4 (так что будьте аккуратны с попыткой построения длинных сетей), дальность для субгигагерцовых устройство тоже не сильно большая — 150 метров прямой видимости.

С другой стороны, закрытость ZWave гарантирует хорошую совместимость устройств разных производителей, поэтому если вы решили всё же окучивать чужую грядку вместо перепахивания всего огорода, то Z-Wave может стать разумным выбором.

Подробности про Z-Wave и устройства на нём можно почитать на GT в отличном блоге компании Z-Wave.Me.

6LoWPAN. Одна из свежих разработок в области IoT — IPv6, адаптированный для физического и MAC-уровня ячеистых сетей 802.15.4. Фактически, с 6LoWPAN вы получаете нормальную, разве что не очень быстро работающую, IPv6-сеть, с IP-адресами, сокетами, доступными женщинами и азартными играми. Уровень приложений здесь — полностью на ваше усмотрение, поэтому о совместимости с какими-либо иными устройствами сторонних производителей речи не идёт.

С другой стороны, если вы хотите перепахать весь огород, то 6LoWPAN — выбор, на данный момент близкий к идеальному. Максимальная гибкость, открытый протокол, поддержка как 868/915 МГц, так и 2450 МГц, скорость до 250 кбит/с, возможность построения сети практически неограниченных размеров, расстояние от роутера — до 255 хопов (можно и больше, но не увлекайтесь сильно: максимальное число хопов в ячеистой сети — это аналог TTL пакета, сделаете слишком большим — у вас пакеты вечно будут в сети блуждать, выжирая её пропускную способность). Дальность связи может достигать сотен метров.

С точки зрения аппаратной реализации наиболее интересное решение сейчас — это вышеупомянутые чипы TI CC1310, CC1350, CC2630 и CC2650. Для них TI предоставляет стек 6LoWPAN — и хотя некоторые ритуальные танцы вы исполните, как из-за новизны чипов, так и из-за того, что народ в основном по привычке пилит на них ZigBee, ничего невозможного нет.

Пруфпик:



(это у нас в офисе маленькая IPv6-сеточка из пары модулей на CC2650 нашей разработки и гейта наружу на Unwired One)

LoRa. LoRa — сокращение от Long Range, то есть, в отличие от предыдущих вариантов, это — сеть масштаба района или города, а не квартиры или офиса. Топология сети — звезда (теоретически можно сделать, конечно, и ячеистую, но это не считается стандартным применением), дальность — от нескольких километров в плотной городской застройке до 30-50 км прямой видимости. Диапазон — 868/915 МГц. Скорость — до 37,5 кбит/с, падает с увеличением расстояния между приёмником и передатчиком. Количество устройств — до 5 тыс. штук/км², но тут есть нюанс, о котором ниже.

Сети LoRa предназначены для существенно более других задач, нежели перечисленные ранее — для сбора данных с большого количества датчиков, рассредоточенных по значительной площади или для управления объектами с теми же свойствами. Например, на LoRa можно сделать управление городским освещением или централизованный сбор данных со счётчиков электроэнергии.

LoRa — проприетарная технология, для её реализации требуется аппаратный модем, присутствующий в выпускаемых компанией Semtech чипах. Своих мозгов эти чипы не имеют, они управляются по SPI от внешнего контроллера — впрочем, в типичных для LoRa применениях это не играет никакой роли, так как гонки за габаритами модуля в них нет.

Помимо собственно технологии LoRa, Semtech также разрабатывает решение LoRaWAN — сетевой стек для сетей LoRa. Но здесь кроется тот самый нюанс…

Хотя любой чип LoRa объединяет в себе приёмник и передатчик, из-за топологии «звезда» максимальный размер сети оказывается ограничен ровно одним — пропускной способностью канала центрального приёмника, который должен успевать проводить радиообмен со всеми подключёнными к нему устройствами. Поэтому для использования в центральном модуле Semtech выпускает чип SX1301 — и, увы, его не только нельзя купить на свободном рынке, но к нему нет даже открытой документации. SX1301 обладает двумя RF-фронтендами и целой тележкой модемов внутри, поэтому может обслуживать те самые 5 тыс. устройств на квадратный километр — но для сторонних разработчиков он доступен только в виде готовых модулей по цене от $180 и выше.

Впрочем, если такая плотность сети вам не нужна, то на обычных абонентских чипах (например, SX1272) также можно сделать центральный модуль «звезды». На десятки конечных устройств при не слишком интенсивном радиообмене его хватит с лихвой.

В некоторых случаях очень интересным выглядит также использование гетерогенных сетей — LoRa для обеспечения покрытия большой территории с ячеистыми «кустами» вокруг каждого LoRa-приёмника для обеспечения высокой плотности покрытия в данной точке.

«Стриж» Напоследок — про отечественную разработку «Стриж». Вы её вряд ли будете использовать из-за её специфичности и присутствия в продаже только в виде готовых устройств, но рассказать-то надо?

«Стриж» — это сеть «звезда» с несколько превосходящими LoRa характеристиками по дальности, существенно меньшей скоростью и двумя раздельными каналами на приём и передачу: абонентские устройства передают данные на частоте 868 МГц, а центральная станция — мощным передатчиком на 446 МГц. Это позволяет увеличить ёмкость сети (определяемую, опять же, тем, со сколькими устройствами центральная станция физически успеет провести радиообмен), а также в некоторых случаях обеспечить лучшее покрытие сети.

Хотя внутреннее устройство модемов авторы не раскрывают, с очень большой вероятностью это — LoRa-чип Semtech SX1276 (он как раз обладает двумя RF-фронтендами, которые можно настроить на разные частоты; при этом, помимо LoRa-модемов, в этих чипах есть и FSK-демодуляторы) и один из младших STM32 в качестве мозгов. На SX1276 более всего, впрочем, указывает другое — заявленная поддержка LoRa-сетей, для которой, как мы помним, необходим аппаратный модем. Можно, конечно, допустить, что Semtech лицензировал «Стрижу» технологии, а «Стриж» заказал на «Ангстреме» кастомные чипы, но… есть тут кто из «Компэла», скажите — у вас из всего Semtech только 1276 на складе именно потому, что вы их под «Стриж» привозили, да? :)

При этом на сайте «Стрижа» есть сравнение их технологии с LoRa, которое в вышеуказанном свете выглядит, скажем так, некрасиво. Например, в нём заявлена стоимость LoRa-модема $29 при стоимости модема «Стриж» $9 — что, конечно, наглое передёргивание: LoRa-модем при прочих равных будет дешевле «Стрижа» как из-за использования одноканального SX1272 вместо двухканального SX1276, так и из-за более простого кварцевого резонатора — «Стрижу» для уличного исполнения нужен дорогой термокомпенсированный TCXO.

Три щелбана им за это.
Автор: @olartamonov
Unwired Devices LLC
рейтинг 101,81
Мы делаем вещи для Интернета Вещей

Комментарии (63)

  • –2
    Модель ОСИ мертва. Уже давно.
    • +1
      Аргументируйте.
      • 0
        Сейчас слишком много миксов, виртуализации всего и вся, чтобы однозначно отнести некоторые протоколы к конкретному уровню.
        Сейчас OSI жива только в академическом плане, что учить ее надо, чтобы иметь представление о категориях, но привязываться к ней уже не стоит.
      • 0
        Отвечу вопросом на вопрос, MPLS какой уровень модели ОСИ?
        • 0
          Канальный уровень?
          • 0
            Всё ещё канальный? А если mpls идёт внутри ip-фабрики?
          • 0
            Это если в вики ответ посмотреть, а по факту метка добавляется в составе MPLS заголовка, который добавляется между заголовком кадра (Канальный уровень OSI) и заголовком пакета (третий уровень модели OSI). То-есть как раз между 2 и 3 уровнем, что обозначим 2.5 или может еще каким дробным числом? Если полезем в криптографию то там уровни с 1 до 7 могут быть в составе одного протокола, коротче много нестыковок в реальной жизни и модель жизнеспособна больше в академических кругах чем на практике.
            • 0
              А нам что то мешает сказать что MPLS занимает не 1 уровень, а два или более?
              • 0
                Тогда к чему модель OSI если нельзя четко по ней выделить что к чему относится? И как быть с материями которые не вписываются в модель? MPLS не занимает 2 уровня а находится «между» ними и не только он, если мы полезем в различные over протоколы, где получим 2 уровень через 5ый или 7ой, первый уровень, который сам по себе можно разделить еще на десяток сущностей в зависимости от типа коммутации. ОСИ пришла от связистов, где красиво ложится на их структуру, для сетевиков это как натянуть сову на глобус, можно, но какой смысл?
      • 0
        tcp?
        ip?

        Попытка запретить использование обоих во имя славного OSI, которая провалилась по причине неработоспособности оного?

        Модель OSI придумали связисты и их всё устраивает. А вот реальные компьютерные сети срали на OSI, связистов и прочую X.666 бюрократию.
    • 0
      модель не может быть мертва — модель, в общем случае, реальность описывает в некоторыми допущениями. Вон, в статье википедии по слову «Модель», даже отдельный пункт «Точность моделей»

      • +1
        Модель применительно к инженерным решениям не просто описывает реальность, а является основой для построения этой реальности.
        • 0
          В рамках статьи, есть какое-то расхождение модели и того, где дальше на эту модель ссылались в тексте?
          Достаточна ли точна была модель OSI, для использования в этой статье?
      • 0
        Модель мертва в том смысле, что реальность этой модели не соответствует и модель не учитывается при разработке новых решений.
        • 0
          в рамках статьи — вполне ведь отразила то, что требовалось?

          Плюс, как-бы это… Физический уровень при разработке новых решений выделяют? Канальный, сетевой?
          Конечно «есть нюанс», но если в каком-то конкретном разговоре нюансы не важны, есть что-то лучше, чем «мертвая модель OSI», о чем все знают, и на что можно сослаться?
          • 0
            Есть модель tcp/ip, которая говорит о прикладном, транспортном и канальном уровнях. Все нюансы физики — за пределами модели. Более того, если посмотреть на современную физику, то там столько подуровней, что в них можно легко начать путаться.

            Например, ethernet:

            У нас есть phy уровень. Согласование электрических сигналов, сопротивление и т.д.
            Далее идёт согласование режима работы sfp (у нас есть отдельный протокол физического уровня взаимодействия sfp и hba, плюс невидимый для hba физический протокол взаимодействия sfp друг с другом).
            Далее у нас идёт MAC и LLC, которые, вроде бы, оба — протоколы канального уровня. А ещё есть arp, который сидит между канальным и сетевым уровнями.

            На выходе имеем: модель OSI рассказывает нам про всякие «уровни представления» (которых никто толком не выдерживает), а зато ничего не говорит про разделение LLC/MAC.

            И это мы ещё не затронули такие тонкие материи, как vxlan'ы, mlpls, оверлейные сети и всю тонкую материю вокруг sdn'ов, где уровни трактуются совсем не так, как воображали связисты в 80ых.
            • 0
              как вот всё это прекрасное, относится к тому, что в статье?

              ZigBee и Z-Wave — у них де внутри не tcp/ip? И вот у этого прикольного LoRa? Наверное, в случае 6LoWPAN да, можем уткнуться в том, что там «прикладной, траспорный и канальный уровень» будут по модели tcp/ip. Но про него так и сказано.

              Подуровни физике статья затрагивает? Электрические сигналы, вот это всё?

              Я еще раз спрошу — вот есть статья, на что можно сослаться вместо модели OSI, что бы статья стала лучше или по крайней мере не хуже в плане понимания?
  • 0
    Спасибо — годно, жирно и полезно.
    Сижу на wifi пока, около 10 устройств, на рестарте роутера не падаю. Планирую довести до 20-25 устройств.
    Проблема не рестарт роутера, это можно полечить на клиенте рандомным коннектом при пропаже сети — а чудовищная помойка на 2,4 ГГц.
    Роутер пишет уровень шума -68dB, квартира 7*8 метров — не везде стабильно esp-12 ловится. Ну то есть на уровне поморгать диодом все ОК, а если мониторишь неделями — видны провалы из сети.
    • 0
      Пристойный бытовой роутер тянет порядка 15 устройств одновременно без ограничений, в т.ч. при их одновременном подключении к роутеру.

      С ESP будет прокатывать и больше, если они подключаются по очереди, а потом только иногда вылезают из своей спячки, но в случае «о, новая сетка, давайте все в неё!» могут и они роутер завалить.
  • 0
    А белорусский Noolite к какой-либо из перечисленных технологий относится или это 15-й стандарт?
    • +2
      К дешёвому барахлу он относится, со своим собственным однонаправленным протоколом, не сильно ушедшим от китайских поделок на те же 433 МГц.

      Он у меня дома второй год стоит. Во-первых, чтобы оно было похоже на «умный дом», пришлось самому сделать хаб с софтом, во-вторых, работает оно всё равно посредственно. Подтверждения доставки нет, срабатывает не всегда с первого раза, иногда вообще путает коды (включал одну лампу — зажглась другая), индикации разряда батарейки нет (предлагается угадывать самостоятельно по тому, что что-то совсем через два раза на третий включаться начало), шифрования нет…
      • 0
        В таком случае, на что стоит обратить внимание, при желании автоматизировать освещение?
        • 0
          Если прямо сейчас делать — Z-Wave, пожалуй, смотрится наиболее адекватно из готовых решений. А вообще положение в этой отрасли весьма печальное — либо очень дорого, либо очень хреново, а то немногое, что есть посередине, в большей степени рассчитано на энтузиастов и поиграться, чем на то, чтобы серьёзно отделать всю квартиру.

          У нас будет своя система «умного дома», причём с очень годным софтом, но это случится через сколько-то месяцев.
          • 0
            А ваша система будет давать энтузиастам интерфейс? Или, как у многих, «эта белая коробочка работает через облако».
            • +1
              Да, будет.

              Самый простой из вариантов для энтузиастов — MQTT API на гейте. Для совсем энтузиастов планируется также «радиоконструктор» — набор модулей на той же элементной базе (собственно радиомодули плюс всякие кнопки, реле, интерфейсы и т.п.), с программатором и готовой к употреблению средой разработки (на модулях Contiki RTOS), если хочется что-то совсем своё запилить.
              • 0
                О, MQTT это здорово.

                На правах рекламы: простые MQTT соглашения от Wiren Board: тут и тут, RPC поверх MQTT для более сложного: тут.

                Посмотрите, может понравится, чтобы взять за основу, будем вместе развивать.
          • 0
            Z-Wave тоже как крыло самолёта стоит в пересчёте на один модуль.
            Одно дело на него метеостанцию вешать, и совсем другое — десяток лампочек.
            • 0
              А оно сейчас всё такое. Либо дорого, либо ещё дороже (Z-Wave меркнет по сравнению с HDL, а тем более — KNX), либо унылая китайчатина. Нет нормального среднего сегмента.
  • +1
    В общем, как написали выше, основная проблема wifi — забитый эфир. Если кто-то собирается использовать сотню-другую IOT девайсов, то стоит посмотреть в сторону других решений. Но если речь идет о DIY или постепенном наращивании количества девайсов, то зачем заморачиваться более сложными и дорогими решениями? Что же до масштабирования wifi, то мне кажется, что проще и дешевле будет купить точки доступа и настроить на разные каналы. Эстеты могут вообще сделать подобие роутеров из ESP, настроив его одновременно на режим станции и точки доступа и пробрасывая через него команды другим девайсам.
    • 0
      Куда вы хотите идти — зависит от того, куда вы хотите придти.

      Если вы хотите своими руками собрать систему, не нужную никому, кроме вас самого, то можно и на ESP ячеистую сеть поднимать, конечно.
      • 0
        своими руками собрать систему, не нужную никому, кроме вас самого

        Так вроде бы IoT и делается для своего дома. А если бы я осуществлял платный монтаж «умного дома» под ключ, то я бы брал уже готовые сертифицированные решения.

        В общем, спасибо за информацию о возможных вариантах. Хотелось бы больше подробностей об их работе: время прохождения сигнала (не скорость передачи данных, а пинг), устойчивость к помехам, проникание сигнала через стены и типовые проблемы.
        • 0
          Так вроде бы IoT и делается для своего дома. А если бы я осуществлял платный монтаж «умного дома» под ключ, то я бы брал уже готовые сертифицированные решения.


          Есть ещё люди, которые эти самые решения разрабатывают ;)

          Хотелось бы больше подробностей об их работе: время прохождения сигнала (не скорость передачи данных, а пинг), устойчивость к помехам, проникание сигнала через стены и типовые проблемы.


          Будут, но только по LoRa и 6LoWPAN. Другими мы не занимаемся.
    • 0
      Вот как раз хотел спросить, удалась ли толком такая меш-сеть на ЕСП-шках кому-то или нет?
      • +1
        На гитхабе есть несколько проектов и есть реализация через esp-now (SDK 1.2 и выше) — дополнительный протокол по которому ESP могут общаться друг с другом с помощью радиомодуля.

        Увы, у меня нет документации по esp-now, так что я буду ждать реализации nodemcu, куда вот недавно добавили сомнительного качества http-клиент.
        • 0
          Спасибо.
          • 0
            Пожалуйста.

            Посмотрел документацию. ESP-NOW — это радикальное упрощение связи между модулями ESP. Все сводится к обмену пакетами с данными, без какого-либо контроля целостности. Используются те же частоты, что и wifi (1-14 каналы), но заявляется поддержка до 6-10 соединений на узел с шифрованием и до 20 без. Броадкаст и мультикаст не поддерживается.

            Полагаю, что 20 соединений на узел — это серьезная заявка.
            • 0
              Да и 10 с шифрованием тоже неплохо. Даже стабильно работающие 6 соединений для обычной квартиры должно хватить. Сколько там Узлов вокруг будет? 2-3-5? Не больше.

              Что ж, осталось чтобы реализовали (полагаю, аппаратно в следующей инкарнации чипа) нормальный хибернейт без дерганья ноги внешним контроллером для пробуждения, и можно будет уже серьезно думать про внутридомовые меш-сети на основе ЕСП-шек. Тем более, если дом не большой и сильно загруженных промежуточных узлов не будет, оно должно получиться просто и ненагруженно.
  • 0
    Стриж, конечно такой стриж…
    Лет 6 назад моя команда занималась похожей задачей (передача узкополосного сигнала в 433/868 МГц) и правда там были супер чувствительности (до -160 dBm), но вся дальность упиралась в динамический диапазон приемника (на практике 80dB уже хорошо). Так что где-то они лукавят.
    • 0
      Йо, друг! (не фамильярность, просто я знаю этого парня)
      16 бит ацп и хороший малошумный тракт на приемнике решают дин диапазон. приемник получается дорогой, но зато станция всего одна на район
      P.S. я из Стрижа
      • 0
        Так SX1276 стоит-то?
        • 0
          Неа, подробней ниже напишу
      • 0
        16 бит это 96dB «чистыми»(в реальности дай бог получится 90). Дальше простая арифметика: чувствительность -154 dBm (заявлено), прибавляем 90 и получаем -64dBm. Получается при шумовой обстановке хуже -64dBm (к слову в городе она куда хуже… -40...-30) реальная чувствительность будет уже -130...-120 dBm. Дальше можно посчитать бюджет линка:
        Если брать чувствительность по худшему -120dBm, считаем, что вы законопослушные и излучаете 25мВт (14dBm) на 868МГц, антенны всенаправленные Ku=0dBi, потери в трактах по 0,5dB. Запас берем 10dB (хорошая цифра). При таких данных (считая, что земля плоская и прямая видимость) получим 40км. Внушительно, НО всегда есть но…
        1) прямая видимость в городе не превышает 15км
        2) при наличии любого сигнала выше фона в полосе приема дальность резко сократится
        3) реальные цифры скорее всего будут хуже представленных мной
        Чудес не бывает…
        • 0
          Шум в Москве на 868,8МГц в полосе в 50КГц непредсказуемо скачет от -140 до -130дбм. Кроме того наша арифметика включает антенны на 14dbi, кодирование, вытягивающее сообщения с SNR'ом до -6 -7дб.

          По поводу дин. диапазона — верхняя граница не особо критична, т.к. антенны узконаправленны и хорошо ослабляют сигнал от модемов неподалеку. На практике на реальных станциях на крышах Москвы rssi принятых сообщений колеблется от -140 до -100.

          На счет прямой видимости: помогает высокое расположение антенн. На практике в лучшем случае в москве (из подольска) бывают сообщения, принятые на 35км, нормальная устойчивая дистанция — 5-15км в зависимости от условий.
          • 0
            Вот и пошла расшифровка фраз со звездочками…

            Шум в Москве на 868,8МГц в полосе в 50КГц непредсказуемо скачет от -140 до -130дбм…
            В это мне не верится совсем. И не надо забывать, что у вас крутизна фильтра не бесконечная. И так параметры 50кГц на 868МГц…

            … нормальная устойчивая дистанция — 5-15км в зависимости от условий.
            Вот где эта фраза помимо этого комментария? В это поверю — эти цифры мы получали. В целом все верно, но что-то внутреннюю кухню вы не особо афишируете с узконаправленными антеннами и дальностью 5-15км.
            • 0
              Я вообще не очень представляю практику применения узконаправленных антенны в счётчике воды, например. Это штука, которая индивидуальным для каждой квартиры образом стоит в гипсокартонном коробе в сортире, никто не будет заниматься там выверением направления антенны.

              У БС могут быть секторные антенны, да, в LoRa такие решения есть, но на БС «Стрижа» я вижу обычный штырь — или официальный сайт опять что-то от нас скрывает.

              То есть в специальных лабораторных условиях можно хоть параболические антенны поставить, но какое отношение это имеет к реальному применению?
              • 0
                На конечных устройствах антенны действительно всенаправленные. На БС есть варианты штырей и 120-градусных секторов, зависит от необходимой зоны покрытия.
                Условия замеров, отраженных в характеристиках вполне реалистичны, и само собой подразумевают поддержку большого количества модемов на определенной площади.
            • 0
              Лишний холивар имхо. Реальные результаты работы радио в городе непредсказуемы в отрыве от реальных условий, частного случая. Несомненно, всегда можно найти худший случай, в котором связи не будет. Несомненно, это не умаляет достоинств технологии в реалистичных условиях
              • 0
                Так вы в брошюрках своих указывайте реальные цифры для реальных случаев, а то указываете для сферически лучшего случая и еще обижаетесь на то, когда вам указывают на худший случай…
                P.S. Серега не переживай, я просто потролил тебя… все манагеры врут и ваши не исключение… вот у нас нет манагеров — мы не врем)
  • 0
    Для своих контроллеров TI даёт бесплатный стек ZigBee, более-менее готовый к применению. Для других контроллеров вам придётся искать другие решения, и очень часто они будут оказываться платными.

    Достаточно спорное утверждение. Основные производители микроконтроллеров и радиочипов (а так же SoC) предоставляют бесплатный ZigBee стек для своих камней.
  • +2
    Есть еще SIGFOX (https://en.wikipedia.org/wiki/Sigfox). По моим впечатлениям, более распространен по сравнению с LoRa.
    • 0
      Ему лет больше, отсюда и распространение. У поддерживающих LoRa (а там есть весьма крупные фигуры) сейчас явное намерение Sigfox серьёзно потеснить.
  • –1
    Инсайд товарища автора по поводу Стрижа несколько неверный. У нас действительно есть радиомодули с лорой, на efm32 + sx1276/72, но мы считаем, что лора не лучшим образом подходит для массового развертывания сети в странах с «европейским» размером licence-free спектра. Все заявленные характеристики касаются устройств сверхузкополосного направления, которое мы активно развиваем и расширяем. Девайсы используют DBPSK на 50 битах в с и трехкратным избыточным кодированием. Чип от Axsem (AX8052F143), хоть и не слишком удобен для разработки (самодельный МК на ядре 8051), но он несколько лучше всех доступных трансиверов по аналоговой части и по цене.
    • +1
      У автора не инсайд, а здравый смысл и умение читать — у вас на сайте чёрным по белому написано:

      Как СТРИЖ обеспечивает полную совместимость с LoRa
      Со стороны передатчиков: радиомодули СТРИЖ поддерживают нативный протокол Semtech LoRa и их радиосигнал может быть принят на любых LoRa-станциях


      Так что если сайт у вас несколько неверный, то его стоит исправить.
      • –1
        Что же удивительного в существовании нескольких моделей радиомодулей?
        А дальше мы можем начать обсуждать где кончается ответственность маркетингового отдела, а где — особенности толкования и контекста. Парни будут рады фидбэку
        • +1
          Удивительно то, что официальный сайт компании факт этого существования скрывает, предоставляя заведомо неполную информацию, вводящую потенциального потребителя в заблуждение.

          И да, ответственность, во-первых, не кончается, а наступает, а во-вторых, мне, как стороннему наблюдателю, совершенно всё равно, из-за каких извивов внутренней структуры компании сложилась ситуация, при которой она должна наступить.

          Какому фидбеку и какие парни будут рады, мне также всё равно. Если они быстро снимут с сайта процитированную выше фразу и логотип «LoRa Fully Supported» или, как минимум, оснастят и то, и другое звездочками и примечаниями, то претензий к ним не будет.

          Если же эти парни данное действие воспринимают как нечто неожиданное и необязательное, то я бы направил их месяца на три на стажировку в маркетинговый отдел любой MNA, подмастерьями. Вернутся — будут как шёлковые.
          • 0
            Вот мы сейчас вывели стриж на чистую воду, а ведь в LoRa все также:) физика то она и в России и во Франции — везде одинаковая… врут все… кто-то больше кто-то меньше и так исторически сложилось, что у нас врут больше…
            • 0
              Есть всё же разница между тем, чтобы просто приводить параметры в идеальных условиях, и тем, чтобы фичи писать от одного устройства, а теххарактеристики — от другого, при этом вообще умалчивая о существовании двух разных устройств.

              Для LoRa сам Semtech для плотной городской застройки указывает вполне разумную дальность 1,5...4,5 км, на примере тестовой зоны в Нью-Йорке.
  • 0
    В ZigBee максимум 10 или 30 хопов может быть, разве это плюс? Да, это позволяет делать ячеистую сеть на большом расстоянии, но представьте, команда должна пройти через 10 устройств и вернуться обратно ответ, это несколько секунд, для умного дома это очень долго, я не хочу ждать по 5 секунд, когда зажется свет в дальнем коридоре.
    В z-wave хопов максимум 4, и по опыту это неприемлемо долго (2 секунды).
    Когда тормозит умный дом, это ужасно.
    • 0
      ZigBee изначально не под умный дом задумывался — сюда его за уши притянули.
      • 0
        Именно так, для сбора данных с датчиков много хопов помогут дотянуться до дальнего датчика, но с исполнительными устройствами можно работать либо на прямую, либо с одним хопом.
        Контроллер RaZberry Z-Wave показываает таблицу маршрутов всех устройств, и в ней видно через сколько узлов устройства общаются друг с другом, при отладке сети это сверхполезная информация. Всем производителям устройств с ячеистой топологией сети рекомендую взять на вооружение.
    • 0
      Смешались в кучу кони, люди…

      1) Никто не заставляет вас делать «умный дом» даже с 10 хопами (более того, непонятно, зачем в доме это даже теоретически может потребоваться)

      2) Вы очень смело тормоза одной технологии распространяете на все остальные, ничего особо общего с ней не имеющие. Вы вообще уверены, что эти дикие задержки связаны именно с радиопередачей, а не, например, с тщедушным процессорным ядром? Потому что, для сравнения, в том же CC2650 стоит отдельный Cortex-M0 только для радиочасти и Cortex-M3 для пользовательского кода против Z-Wave'овского 8051 на всё.

      Z-Wave — вообще так себе образец для подражания, он довольно функционально ограниченный, да ещё и с полностью закрытыми от любопытных взглядов потрохами. Там, например, ровно одна возможная схема маршрутизации (source routing, при которой центральный контроллер хранит все пути, а любой отправленный им пакет уже тащит на себе готовый путь до конечного получателя), из которой растёт и скромное максимальное число хопов, и долгое перестроение маршрутов — если что сломалось, то Z-Wave перестраивается около секунды, а ZigBee в 10-20 раз быстрее.

      Собственно, единственные достоинства Z-Wave сейчас — что готовые красивые устройства на нём стоят хотя бы относительно разумных денег, и при этом протокол жёстко стандартизован, под использование лицензируется, то есть всех производителей крепко держат за тестикулы, что выливается в нормальную совместимость устройств друг с другом, а не как у ZigBee.

      3) У TI есть документ AN123 с говорящим названием «Breaking the 400-Node ZigBee® Network Barrier With TI’s ZigBee SoC and Z-Stack™ Software»

      4) Паспортные задержки ZigBee — в масштабе 10-20 мс на ноду.
      • 0
        Авторитетно могу заявить, что каждый хоп в Z-Wave при актуальный маршрутах занимает 5-15 мс на 40 кбит/с (это ровно длина пакета в битах / 40кбит/с). На 100 кбит/с это в 2.5 раза быстрей.

        Ядро работает на 32Мгц и успевает обработать пакет для маршрутизации значительно быстрей, чем за 1 мс.

        Собственно, по практике длинные маршруты нужны только для связи с роутером, у которого обычно итак самая хорошая антенна. Датчики и исполнители так или иначе находятся рядом всегда. Вы же не станете управлять светом в другом конце дома с выключателя (сцена «выклбчить все» обычно делается через контроллер).

        Кстати, source routing обусловлен необходимостью на ранних стадиях (поколения Z-Wave 1-3) удешевления устройств — ретранслятор может даже не иметь памяти для хранения маршрутов. Сейчас это не так актуально уже. Но есть Explorer Frames — технология поиска недоступного узла, работающая из коробки. Занимает до 2х секунд, после чего маршрут запоминается.

        Z-Wave действительно ограничен готовыми устройствами. Это не LoRa и не WiFi, которые фактически являются транспортном. Здесь концепция предлагать готовые к работе и совместимые устройства. Для задач, где нужен только канал, а сверху свое, Z-Wave не подходит (хотя есть исключительный пример — система Danfoss Link / Devi Link).

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое