Síť SigFox, která umožňuje zařízením komunikovat levně, bezpečně a na velké vzdálenosti, buduje v ČR společnost SimpleCell ve spolupráci s T-Mobilem.
Maličký modem, který je součástí určité „věci“ typu snímače či měřiče odesílá zprávy, do kterých lze vložit 12 „vlastních“ bajtů. Takových zpráv může (kvůli legislativnímu omezení, pozn. red.) poslat až šest za hodinu, v libovolné periodě.
Každá zpráva se posílá zhruba dvě sekundy, ale jelikož se vždy odesílá třikrát, aby se zvýšila pravděpodobnost doručení, odeslání může trvat až šest sekund. „Zprávy se posílají na různé BTS a na různých frekvencích, aby se minimalizovala možnost zarušení. Komunikace funguje podobně jako u protokolu UDP,“ vysvětluje Pavel Sodomka, managing partner společnosti SimpleCell.
Zajímá mě, zda je komunikační tok skutečně tak bezpečný a nelze jej zarušit. „Prakticky jedinou možností, jak zarušit komunikaci je postavit ke každé základové stanici v okolí obrovskou rušičku a zastínit veškerou komunikaci,“ zamýšlí se Sodomka.
Příjem zpráv se pak děje vždy po odeslání zprávy. Zařízení tedy nelze na dálku okamžitě probudit, ale změnu konfigurace může přijmout modem pouze poté, co odvysílá zprávu. Jaké to má v praxi využití a omezení?
„Kupříkladu může senzor hlídat pravidelně hladinu řeky, a pokud začne stoupat rychleji, může modem zaslat dotaz, zda má frekvenci měření zrychlit, což pak lze potvrdit a změnit konfiguraci,“ vysvětluje Sodomka, jak se dá vzdáleně nastavovat třeba frekvence měření a odesílání zpráv.
TCP spojení se dá částečně simulovat. Příkladem může být PIR čidlo, které se se při odeslání zprávy o poplachu současně dotáže PCO, zda byla zpráva přijatá, a pult mu to může potvrdit.
Pokrytí, o jakém se vám nezdálo
Modemy komunikují v ultra-narrow band pásmu 868 MHz a se základnovou stanicí se dokážou spojit na přímý dohled dosah až 200 km, v členitějším terénu pak 50-60 km a ve městě 2-4 km.
„Síť stavíme tak, aby pokrytí ve velkých (statutárních, pozn. red.) městech bylo velmi husté a mohlo sloužit například pro parkovací senzory ukryté v silnici nebo pro odečty v podzemních šachtách,“ říká Pavel Sodomka a připomíná, že vysílač má v podstatě stejný výkon jako dálkové ovládání do auta.
SimpleCell při výstavbě usiluje o to, aby každý bod v ČR byl pokrytý alespoň ze dvou až tří BTS, a síť tak byla odolná vůči výpadku některé stanice. Použití nelicencovaného pásma umožňuje levnější a rychlejší budování sítě. Levné tak mohou být i moduly v cenách jednotek dolarů a připojení do sítě za desítky korun měsíčně.
„V tuto chvíli máme pokryto asi 5,5 tisíce obcí a asi 80 % plochy i obyvatel ČR. V září bychom se měli dostat na 90 % a koncem roku na 95 %. Finálního pokrytí bychom měli dosáhnout v září příštího roku,“ říká Sodomka a dodává, že pak bude pokrytí vyšší než u GPRS.
Obr.: Mapa pokrytí sítí SigFox v ČR (srpen 2016)
Zdroj: SimpleCell
„Aktuálně budujeme pokrytí dálnice. Vlakové tratě máme již pokryté, ale jen pro komunikaci zvenčí vlaku. Kvůli útlumu ve vagónech přidáváme další BTS.“ Na co mít pokrytí ve vagonu? Třeba kvůli panickým tlačítkům pro seniory, o čemž se bavíme dále.
V Evropě síť existuje již ve Francii (odkud SigFox pochází), v Itálii, Beneluxu, Irsku, částečně Anglii a staví se v Německu. Pro hardwarové partnery vyvíjející řešení na SigFoxu může být zajímavé, že uživatelé neplatí za roaming.
Všechna data se přenášejí do cloudového úložiště SigFoxu, odkud si je můžete tahat přes rest API, callbacky nebo přímo z webového rozhraní. SigFox aktuálně provozuje dvě geograficky oddělená datacentra ve Francii a do budoucna má vybudovat celosvětově tři až čtyři (Singapur a Boston).
Pro něco ano, pro něco ne
Z výše zmíněného vyplývá že technologie není vhodná pro použití v oblastech, kde je potřeba neustále přenášet velké objemy dat. Využijí ji spíše statická nebo pomalu se pohybující zařízení, která informují o stavu či výjimečných situacích.
Tím, jak je přenos pomalý (100 bit/s), je náchylný na rychlost modemu. Pavel Sodomka ale objasňuje, že „závisí na hustotě sítě a na úhlové rychlosti bodu vůči základové stanici. Když pojedete mimo obec 110 Km/h, dochází k velkému útlumu a přenos nemusí projít, na druhou stranu jsme schopní se v Praze připojit i z přistávajícího letadla.“
Zároveň Sodomka dodává: „Nenarazili jsme na žádné větší limity datového přenosu. Když kupříkladu děláte analýzu vibrací mostu, nemusíte přenášet všechny hodnoty, ale dá se to řešit tím, že inteligenci dáte přímo do čidla, analýzu děláte přímo na něm a na server pak posíláte pouze informaci o typu vibrace.“
Podobně lze postupovat při měření teploty. „Čidlo může zaznamenat minimum, maximum a průměr a ten poslat jednou za deset minut,“ dodává Sodomka a připouští, že „rozhodně se SigFox nehodí pro otevírání závor, nebo obecně řízení strojů v reálném čase.“
Tím pádem nebude mít přílišné uplatnění ve wearables, i když existuje výjimka. „Sigfox obecně není vhodný pro nositelné technologie, kde funguje dobře Bluetooth LE. Jedinou oblastí, kterou pokrýváme, jsou panická tlačítka s GPS pro důchodce nebo děti. Úplnou novinkou jsou takovéto hodinky, které vydrží na nabití až měsíc a díky Sigfoxu mají lepší pokrytí signálem i mimo města,“ představuje jednu z aplikací Sodomka.
Obr.: Moduly SigFox různých výrobců
Zdroj: SimpleCell
SimpleCell má navíc vyzkoušeno, že v případě hledání objektu v signálem nedostatečně pokryté oblasti jsou schopní BTS vytáhnout nad region dronem a dopokrýt ji.
Když SigFox nedokáže řídit zařízení v reálném čase, hodí se tedy na chytré budovy? „Pro klasickou domácí automatizaci jsou vhodnější protokoly Z-wave nebo Zigbee. U velkých staveb a hlavně podniků je ale Sigfox zajímavý tím, že nevyžaduje speciální napájení, ani přístup do vnitřní sítě,“ srovnává Sodomka a dodává, že „v oblasti domácí automatizace spolupracujeme s výrobci, kteří síť používají pro sledování senzorů v místech mimo dosah Zigbee či Z-wave – třeba bazénu nebo brány na druhé straně zahrady.“
Vyvstává pak otázka, kdy je levnější připojit senzory v budově či ohraničené oblasti např. přes Z-wave a kdy přes SigFox. „Pokud si chcete zavést jednotky senzorů, tak se jednoznačně vyplatí Sigfox. U desítek senzorů už se asi vyplatí postavit síť alternativní technologie,“ odpovídá Sodomka.
Dodává, že SigFox není síť pro všechno, ale dá se vhodně kombinovat s jinými bezdrátovými technologiemi, pro které může být zálohou. „Podobně tak v mobilu máte pět různých bezdrátových technologií a každá se hodí pro trochu jiné připojení.“
Od sledování krav po kontrolu stavu toalet
K čemu se již malé modemy dají prakticky využívat? Třeba ke sledování palet při přepravě. Dnes modemy stojí dva až tři dolary, ale během roku by se ceny měly dostat pod dolar, odhaduje Sodomka. Na trh by ale měly přijít i jednorázové modemy, které pak třeba přidáte do dražšího balíku, abyste mohli zkontrolovat, jestli se neztratil, nespadl z příliš velké výšky, nebo nepřesáhl stanovenou teplotu, přidává další využití Pavel Sodomka.
Obr.: Obojek pro hlídání skotu
Zdroj: SimpleCell
Ve světě už se modemy SigFox s GPS používají i k monitorování dobytka nebo hlídání vzrostlých stromů před krádeží. Obecně lze SigFox využít při hlídání jakéhokoliv majetku, který se pronajímá nebo pohybuje mimo dohled vlastníka.
Z dalších existujících i potenciálních zakázek Sodomka vyjmenovává možnost ve stavebnictví sledovat, kolik stroje odpracují hodin kvůli přesné fakturaci a hlídání spotřebované nafty. V restauracích pak můžete monitorovat obsazenost stolů tím, že pod ně přiděláte otřesová čidla. Senzory lze napojit i tak, aby automaticky spouštěly záznam kamer.
Samostatnou rozsáhlou oblastí využití jsou odečty spotřeby energií nejen z pohledu uživatelů, ale i elektráren, vodáren či plynáren. Sodomka ale připouští, že s každým dalším jednáním jej partneři překvapí dalším možným využitím.
„Náš partner T-Mobile si například vytvořil aplikaci, která hlídá obsazenost toalet, a jestli je ‚červená, žlutá, nebo zelená‘,“ dodává s úsměvem Pavel Sodomka s tím, že udělat takovou aplikaci byla otázka týdne.
Partnerský byznys v IoT
Jaké možnosti spolupráce a byznysu otevírá síť pro internet věcí na českém trhu? „Spolupracujeme se dvěma kategoriemi firem. Jednak s integrátory a jednak s výrobci hardwaru, protože historicky máme v oblasti radio-elektroniky v České republice silné zázemí a know-how.“
Systémový integrátor je dnes široký pojem a těch velkých jsou na českém trhu vzhledem k jeho velikosti jednotky. Jaký je zde prostor? „Z integrátorů jsme v kontaktu s ČD Telematikou a firmami T-Mobile a DataSys. Bavíme se ale i s malými integrátory o dvou, třech lidech, které zajímá IoT,“ odpovídá Sodomka a dodává, že aktuálně také diskutují asi se čtyřmi firmami v oblasti zabezpečení.
Obr.: Vývojový kit Adeunis
Zdroj: SimpleCell
Simplecell spolupracujeme s pěti největšími distributory elektroniky - Arrow Electronics, EBW, Anet Memec, Rutronic a RSJ, které dodává moduly Smart Everything, což je v podstatě Arduinu s deseti různými senzory v ceně kolem 2,5 tisíce korun včetně aktivace SigFoxu.
Jaký potenciál mají lokální firmy, které by se chtěly pustit do vývoje vlastních zařízení pro IoT, v konkurenci zahraničních producentů? „Můžete samozřejmě použít hardware ze zahraničí, ale myslím si, že se v ČR dá stále ještě vyrobit kvalitněji i levněji. V této chvíli máme v hledáčku asi sto výrobců od malovýrob, které dělají stovky kusů, až po producenty vyrábějící vodoměry, plynoměry a měřiče tepla.“
Jaká je konkurence?
V IoT sítích jsou lokálním konkurentem SimpleCellu České Radiokumunikace, které původně jedinou licenci na SigFox v ČR držely, ale pak se rozhodly pro protokol LoRa. Jaký je v obou technologiích rozdíl?
„LoRu nepovažujeme úplně za konkurenční, protože se podobně jako Bluetooth obě technologie hodí pro různé věci,“ tvrdí Sodomka a připouští, že SemTec LoRa dovoluje přenášet větší objemy dat a rychlejší oboustrannou komunikaci.
Proti SigFoxu s ultra-narrow bandem používá LoRa pro komunikaci modulaci signálu pod hranicí šumu. V konečném důsledku tato technologie pak není úplně vhodná pro budování celostátního pokrytí, jelikož potřebuje velké množství BTS, ale hodí se spíše pro fabriky, kampusy či malá města, vysvětluje Sodomka.
Navíc podle něj LoRa ne-úplně dobře škáluje: „V u nás používaném pásmu dokáže základová stanice zpracovat jen šest zpráv současně, takže může dojít k zahlcení. Pokud by navíc vznikly další dvě sítě, už se budou navzájem rušit.“
„Pro nás daleko větší konkurencí bude do budoucna NBIoT (Narrow Band IoT), ale zařízení budou mít zas větší spotřebu, budou dražší, a stejně tak i komunikace bude nákladnější,“ uzavírá Sodomka.
Zdroj: ChannelWorld
