Технология
англ. Low-Power Wide-Area Network (PLWAN) — «энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия»
Наша компания занимается производством, проектированием, оказанием консультационных и экспертных услуг в отношении производимых нами программно-аппаратных комплексов работающих по технологии LPWAN. Low-Power Wide-Area Network (PLWAN) — беспроводная технология передачи небольших по объему данных на дальние расстояния, разработанная для распределенных сетей телеметрии, межмашинного взаимодействия и интернета вещей. Наша компания производит программно-аппаратные комплексы, такие как устройства интернета вещей, средства автоматизированного управления технологическим процессом, работающие по технологии LPWAN в сетях стандартов LoRaWAN и NB-IoT.
РОССМА является участником международного сообщества производителей оборудования по стандарту LoRaWAN – LoRa Alliance.
Принцип работы
В основе принципа передачи данных по технологии LPWAN на физическом уровне лежит свойство радиосистем — увеличение энергетики, а значит и дальности связи при уменьшении скорости передачи. Чем ниже битовая скорость передачи, тем больше энергии вкладывается в каждый бит и тем легче выделить его на фоне шумов в приёмной части системы. Таким образом, низкая скорость передачи данных позволяет добиться большей дальности их приёма.
Подход, используемый для построения LPWAN-сети, схож с принципом работы сетей мобильной связи. LPWAN-сеть использует топологию «звезда», где каждое устройство взаимодействует с базовой станцией напрямую.
Устройство или модем с LPWAN-модулем передает данные по радиоканалу на базовую станцию. Станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи: Ethernet, сотовая связь, VSAT и т.п.
Полученные на сервере данные используются для отображения, анализа, построения отчетов и принятия решений.
Управление устройствами, обновление программного обеспечения происходит с использованием обратного канала связи.
Область применения
Технология LPWAN ориентирована на приложения, требующие гарантированной передачи небольшого объёма данных, возможности длительной работы сетевых устройств от автономных источников питания, большого территориального охвата беспроводной сетью. Основными областями применения технологии LPWAN являются беспроводные сенсорные сети, автоматизация сбора показаний приборов учета, системы промышленного мониторинга и управления.
Большая дальность передачи радиосигнала по сравнению с другими беспроводными технологиями используемыми для телеметрии GPRS или ZigBee, достигает 45 км.
Низкое энергопотребление у конечных устройств, благодаря минимальным затратам энергии на передачу небольшого пакета данных.
Отсутствие необходимости получения частотного разрешения и платы за радиочастотный спектр, вследствие использования не лицензируемых частот (актуально только для стандарта LoRaWAN)
Высокая проникающая способность радиосигнала.
Высокая масштабируемость сети на больших территориях.
Наша компания является разработчиком микроконтроллерного программного обеспечения (Встроенного программного обеспечения (англ. firmware) для всей линейки коммутаторов ROSSMA IIOT-AMS, собственного производства.
Разработка микроконтроллерного программного обеспечения осуществляется на языках C, C++ и языке ассемблера в среде разработки IAR Embedded Workbench for ARM и Keil MDK Keil MDK (Microcontroller Development Kit).
Среда разработки включает в себя инструментарий для разработки программного обеспечения для широкого спектра микроконтроллеров на основе процессоров ARM Cortex и следующие инструменты: компилятор C/C++, библиотеки C/С++, транслятор ассемблера, линковщик, текстовый редактор, отладчик в кодах C, C++ и ассемблера, менеджер проектов.
Разработка Программы для конфигурирования оборудования ROSSMA IIOT-AMS по проводным и беспроводным сетям связи и передачи данных (ROSSMA Device Configurator), Программы для мониторинга параметров работы и управления технологическими режимами работы оборудования нефтегазодобывающих скважин, работающих в сети LoRaWAN (Версия 1.0), а также Программы - сервер сети (ROSSMA NETS) осуществляется на языке программирования Python.
ООО "РОССМА" является правообладателем ряда программ для ЭВМ и БД:
- Программы для конфигурирования оборудования ROSSMA IIOT-AMS по проводным и беспроводным сетям связи и передачи данных (ROSSMA Device Configurator). Номер свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ - №2021611923. Дата государственной регистрации - 08 февраля 2021 г. Программа включена в реестр Российских программ для ЭВМ и БД. № реестровой записи 19581, дата регистрации 17.10.2023 г.
Программа предназначена для подключения по проводным и беспроводным каналам передачи данных (в том числе в сетях LoRaWAN и NB-IoT) к оборудованию ROSSMA IIOЕ-AMS и его удаленной настройки, а именно : изменения периодов выхода на связь; запрос качества связи в сетях LoRaWAN и NB-IoT; изменения настроек Modbus протокола (настройки порта, настройки регистров); выбор профилей, опрашиваемого коммутатором ROSSMA IIOT-AMS, технологического устройства, отображение отправленных и принятых команд в консоли программы.
- Программы для мониторинга параметров работы и управления технологическими режимами работы оборудования нефтегазодобывающих скважин, работающих в сети LoRaWAN (Версия 1.0). Номер свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ - №2018665384. Дата государственной регистрации - 04 декабря 2018 г.
Программа предназначена для интерпретации полученных по беспроводной сети LoRaWAN пакетов с данными от измерителей-коммутаторов ROSSMA IIOT-AMS, работающих по протоколу MODBUS c технологическими контроллерами, управляющими работой нефтегазодобывающих скважин, установок депарафинизации скважин, автоматизированных групповых замерных установок; их расшифровка в формат технологических данных и подготовка этих данных для передачи в системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), а также для формирования пакетов данных с заданными предельными значениями и их отправка по сети LoRaWAN на управление технологическим оборудованием нефтегазодобывающей скважины и/или изменения необходимых для контроля на уровне измерителей-коммутаторов ROSSMA IIOT-AMS предельных значений технологических параметров.
Программа сервер сети ROSSMA-NETS является универсальным сервером сети , обеспечивающим работу коммутаторов ROSSMA IIOT-AMS в беспроводных сетях стандартов LoRaWAN и NB-IoT, за счет разработанного нами универсального протокола обмена данными.
ROSSMA-NETS представляет из себя стек сетевых серверов LoRaWAN с открытым исходным кодом, который предоставляет компоненты с открытым исходным кодом для сетей LoRaWAN. Вместе они образуют готовое решение, включающее удобный веб-интерфейс для управления устройствами и API для интеграции. Модульная архитектура позволяет интегрироваться в существующие инфраструктуры. Данное программное обеспечение необходимо для реализации функции приема данных мониторинга от средств измерений по каналам LoRaWAN и NB-IoT с помощью базовых станций.
Программа ROSSMA-NETS использует в своей работе следующие сторонние программные модули:
• брокер MQTT Mosquito – для передачи сообщений между компонентами сервера ROSSMA NETS, а также для передачи декодированных сообщений так называемым внешним приложениям, таким как Node-RED;
• СУБД PostgreSQL – для хранения энергонезависимых, то есть сохраняемых настроек;
• СУБД Redis – для хранения энергозависимых данных, которые не требуется сохранять при перезапуске или потере питания ПК.
Главные конкурентные характеристики:
Большой радиус охвата и простота развертывания сетей
предоставление возможности абонентам осуществления передачи данных на расстояния, большие чем позволяет сеть базовых станций стандарта GSM. Покрытие создается специально под задачи клиента. Не лицензируемый диапазон частот
Сравнение стандартов
-
LoRaWAN
Спектр Нелицинзионный (ISM) Кто поддерживает LoRa Alliance (IBM, Cisco, Semtech, Bouygues Telecom) Скорость 0,3 — 15 Кбит/с Ширина спектра 200 кГц Улучшение энергетического бюджета GSM +20 Дб Переиспользование частот 1 Поддержка частных сетей да Автономность модуля 20 лет Доступность Доступна -
NB-LTE-M (NB-IoT)
Спектр Лицинзионный, частично 2G Кто поддерживает Ericsson, Nokia, Intel, Qualcomm, Alcatel и др. Скорость < 150 Кбит/с Ширина спектра 200 кГц Улучшение энергетического бюджета GSM +20 Дб Переиспользование частот 7, 9 — для 2G, 1 — для LTE Поддержка частных сетей Нет Автономность модуля 10 лет Доступность Стандарт: 2 кв. 2016 г. Коммерция: 2018 г. -
NB-CIoT
Спектр Новый (Clean state) узко- полосный спектр, не используется спектр GSM/LTE Кто поддерживает Huawei, Vodafone Скорость < 50 Кбит/с Ширина спектра 200 кГц Улучшение энергетического бюджета GSM +20 Дб Переиспользование частот 12 — для 2G, 1 — для LTE Поддержка частных сетей Нет Автономность модуля 10 лет Доступность Стандарт: 2 кв. 2016 г. Коммерция: 2018 г. -
LTE-M
Спектр На существующей сети LTE Кто поддерживает Ericsson, Nokia, Intel… Скорость < 1 Мбит/с Ширина спектра 1,4 МГц Улучшение энергетического бюджета GSM +0 дБ Переиспользование частот 1 Поддержка частных сетей Нет Автономность модуля Несколько месяцев Доступность Стандарт: 2 кв. 2016 г. Коммерция: 2018 г.
Проблемы решаемые с помощью LoRaWan
Отсутствие электрического питания для датчиков и измерителей в «поле»
Отсутствие покрытия (либо неудовлетворительное покрытие) сети GSM для организации передачи данных. Нет связи.
Разнородность интерфейсов для сбора данных с КИП и контроллеров автоматики
Дорогостоящий монтаж проводных линий для обвязки КИП (контрольные и электрические кабели)
англ. Narrow Band Internet of Things
NB-IoT — стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объемами обмена данными. Разработан консорциумом 3GPP в рамках работ над стандартами сотовых сетей нового поколения.
Предназначен для подключения к цифровым сетям связи широкого спектра автономных устройств. Например, медицинских датчиков, счетчиков потребления ресурсов, устройств умного дома и т. п.
В основном применяется в городской застройке с высокой плотностью покрытия сетями сотовой связи GSM. В быту такие системы связи получили обобщающее наименование интернет вещей (англ. Internet of Things (IoT)).
NB-IoT является одним из трех стандартов IoT, разработанных 3GPP для сотовых сетей связи: eMTC (enhanced Machine-Type Communication), NB-IoT и EC-GSM-IoT. eMTC обладает наибольшей пропускной способностью и разворачивается на оборудовании LTE.
NB-IoT сеть может быть развернута как на оборудовании сотовых сетей LTE, так и отдельно, в том числе поверх GSM. EC-GSM-IoT предоставляет наименьшую пропускную способность и разворачивается поверх сетей стандарта GSM.
гибкое управление энергопотреблением устройств (вплоть до 10 лет в сети от батареи емкостью 5 Вт*ч);
огромная емкость сети (десятки-сотни тысяч подключенных устройств на одну базовую станцию);
оптимизированная для улучшения чувствительности модуляция сигнала.
низкая стоимость устройств;
Сравнение стандартов
-
LoRaWAN
Спектр Нелицинзионный (ISM) Кто поддерживает LoRa Alliance (IBM, Cisco, Semtech, Bouygues Telecom) Скорость 0,3 — 15 Кбит/с Ширина спектра 200 кГц Улучшение энергетического бюджета GSM +20 Дб Переиспользование частот 1 Поддержка частных сетей да Автономность модуля 20 лет Доступность Доступна -
NB-LTE-M (NB-IoT)
Спектр Лицинзионный, частично 2G Кто поддерживает Ericsson, Nokia, Intel, Qualcomm, Alcatel и др. Скорость < 150 Кбит/с Ширина спектра 200 кГц Улучшение энергетического бюджета GSM +20 Дб Переиспользование частот 7, 9 — для 2G, 1 — для LTE Поддержка частных сетей Нет Автономность модуля 10 лет Доступность Стандарт: 2 кв. 2016 г. Коммерция: 2018 г. -
NB-CIoT
Спектр Новый (Clean state) узко- полосный спектр, не используется спектр GSM/LTE Кто поддерживает Huawei, Vodafone Скорость < 50 Кбит/с Ширина спектра 200 кГц Улучшение энергетического бюджета GSM +20 Дб Переиспользование частот 12 — для 2G, 1 — для LTE Поддержка частных сетей Нет Автономность модуля 10 лет Доступность Стандарт: 2 кв. 2016 г. Коммерция: 2018 г. -
LTE-M
Спектр На существующей сети LTE Кто поддерживает Ericsson, Nokia, Intel… Скорость < 1 Мбит/с Ширина спектра 1,4 МГц Улучшение энергетического бюджета GSM +0 дБ Переиспользование частот 1 Поддержка частных сетей Нет Автономность модуля Несколько месяцев Доступность Стандарт: 2 кв. 2016 г. Коммерция: 2018 г.
614 064,
Пермский край,
Пермский г.о.,
г. Пермь,
ул. Чкалова,
д. 9И