IoT vs. M2M vs. IIoT – Care e diferența?

29 MAI 2017

“Lucrurile” au fost conectate prin M2M și au devenit parte din IoT. Proiectarea unui lucru trebuie considerată într-un context mai larg. De exemplu, un ceas stă pe un perete într-o cameră, o cameră într-o casă, o casă într-un mediu, un mediu într-un plan urban. Dacă ați dezvoltat o rețea de senzori înainte să apară acronimul IoT, ați fi tentat să credeți că IoT este doar o denumire mai pompoasă pentru M2M. M2M este adesea asociată cu soluții punctuale sau cu un grup de aparate de același tip - un sistem de senzori de temperatură și umiditate Wi-Fi, o rețea de senzori de nivel într-un parc de rezervoare, o rețea de contoare pe conducte de fluide într-o rafinărie, un sistem de localizare a vehiculelor, automatizarea și supravegherea unei case, telemetria de monitorizare a pacienților într-un spital. Pentru cei din industrie, M2M înseamnă dispozitive cu un modem celular conectate într-o rețea radio purtătoare particulară. M2M este aproape sinonim cu sistemele izolate de senzori și zone de date de telemetrie. Ideea care a dus la IoT a fost încercarea de a se lega sistemele disparate, într-o vedere sistemică extinsă, pentru a permite aplicații noi. Aceasta e și diferența cheie dintre M2M și IoT. “Lucrurile” au fost conectate prin M2M și au devenit parte din IoT.

IoT a devenit o sumă a părților sale
Când căutați o soluție IoT, veți auzi adesea că soluția e descrisă prin diverse dispozitive M2M. Mai ales, atunci când vine vorba de achiziția de dispozitive pentru conectare în sistem. Mulți oameni cred că IoT și M2M sunt același lucru, că sunt interschimbabile. Adevărul este că nu sunt! Fiecare dispozitiv ce comunică, numit generic “mașină” conectată, este parte a IoT și astfel IoT a devenit o sumă a părților sale. Vezi Nota 1.
Un exemplu e aprovizionarea cu combustibil lichid pentru vehicule. Internetul lucrurilor este arcul care leagă pilonii verticali M2M (stive tehnologice).
În exemplul alăturat, IoT armonizează datele senzorilor din patru ecosisteme M2M, pentru a arăta disponibilitatea de combustibil în timp real, prin informații din patru surse și contexte foarte diferite, toate folosind companiei ca să asigure buna livrare la clienți și succesul afacerii.
Implicația? Pentru ca IoT să adauge valoare datelor livrate de fiecare sistem M2M, trebuie să furnizeze o țesătură care unește sistemele M2M în rețeaua de date, apoi prin analiză să îndeplinească o misiu­ne de optimizare a afacerii care nu este abordată de nicio parte individuală M2M. Putem spune că IoT înseamnă, într-adevăr, “să controlez tot ce vreau”. Pentru a realiza acest lucru, sunt luate în considerare noi aspecte importante, cum ar fi secu­ritatea înaltă, volum mare de date (Big Data), adăugarea de nivele în nor (Cloud scalability), omniprezența, interacțiuni umane. Scalarea în cloud înseamnă că pentru mai multe sarcini se adăugă noduri – scale out sau se face partea hardware mai puternică – scale up. Lucrul în timp real, securitatea datelor și fiabilitatea dispozitivelor au o importanță extraordinară în orice tip de aplicații: industriale, medicale, transport, supraveghere.
Pentru ca IoT să adauge valoarea ce nu este încă în M2M, trebuie să furnizeze o rețea celulară de date care unește sistemele M2M și să execute sarcini care nu sunt în sistemele M2M individuale, ca în exemplul de mai sus.

Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT) și Industrie 4.0 (Sursa: Google Trends, 2017)

Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT) și Industrie 4.0
IoT se referă la digitalizarea și virtualizarea proceselor de afaceri Business-to-Business (B2B) și a experienței clienților, Business-to-Client (B2C), prin conectarea dispozitivelor și echipamentelor (de ex. echipamente echipate cu senzori, dispozitive portabile, POS-uri, roboți industriali). Serviciile IoT sunt activate de conectivitate între platforme hardware și software-ul de prelucrare date în cantități mari, de la multe dispozitive, în timp real. Internetul Industrial (IIoT) și Industrie 4.0 se referă doar la digitalizarea aspectelor Business-to-Business.
IIoT și Industrie 4.0 au aceleași ingrediente cheie – singurul diferențiator dintre concepte este adresa destinatarului: Internetul Industrial se referă la industrie și sectorul serviciilor, în timp ce Industrie 4.0 se referă doar la industria producătoare în masă. Vezi Nota 2.

Digi XBee® Cellular LTE Cat 1 Furnizează OEM-urilor un mod simplu de a integra conectivitatea celulară în dispozitive

Ce este Narowband IoT?
IoT cu bandă îngustă (NB-IoT), cunoscută și sub denumirea de LTE Cat NB1, este o nouă tehnologie celulară standardizată care rulează practic oriunde, pe rețelele mobile ale operatorilor existenți, optimizată pentru a permite dezvoltări M2M în IoT.
NB-IoT e o tehnologie radio LPWA (Low Power Wide Area) cu cerințe reduse de energie, ce permite unui dispozitiv să lucreze cel puțin 10 ani cu o baterie, acoperire pe o suprafață largă și o penetrare profundă în interiorul clădirilor și în subsoluri.
Unitatea de dispozitiv are cost redus, se instalează ușor și permite conectarea unui număr mare de dispozitive în IoT. NB-IoT asigură transferul securi­zat de date în blocuri mici, intermitente, destul de rare, bidirecțional, fiind optimizat pentru o capaci­tate redusă. Vezi Nota 3.
Cercetările de piață de la Strategy Analytics ( www.strategyanalytics.com) anticipează extinderea până în anul 2022, la peste 5 miliarde de conexiuni LPWA la nivel mondial.

Digi XBee® Cellular NB-IoT • Consum extrem de redus, durată de viață a bateriilor de peste 10 ani • Acoperire excelentă și penetrare a clădirilor • Reduce complexitatea hardware

Ce oferă NB-IoT?
Fundamentul tehnic: Pentru a menține NB-IoT cât mai accesibil și cât mai actualizat posibil, specificațiile sale fac parte din suita LTE (Long-Term Evolution – standard pentru comunicații high-speed wireless pentru telefoane mobile și terminale de date, bazat pe tehnologii GSM/EDGE și UMTS/HSPA). Tehnologia NB-IoT poate utiliza pe deplin infrastructura LTE și GSM existentă, necesitând doar actualizări ale software-ului NB-IoT, în rețeaua de radio și unele extensii specifice rețelei centrale.
NB-IoT este una dintre cele mai bune soluții pentru LPWA datorită avantajelor:

Module wireless simple: Consum redus de putere cu un mod opțional și accesibil. Utilizarea spectrului minim: Implementarea rapidă alături de siste­mele wireless existente.

Transmiterea securizată a datelor: Autentificarea la rețeaua fără fir utilizând aceleași mecanisme SIM ca și LTE.

Îmbunătățirea acoperirii: O rezervă de legătură care oferă un +20dB (comparativ cu GPRS) pentru o mai bună penetrare a clădirilor.
Conexiuni masive: 50K conexiuni per celulă.

Digi Remote Manager® – Soluție centralizată completă de gestionare a dispozitivelor la distanță. Integrează ușor datele de la dispozitive în aplicații M2M. Integrează datele de la orice dispozitiv, inclusiv non-Digi hardware. Controlează sigur dispozitive în masă. Digi Remote Manager® lucrează cu toate routerele Digi TransPort® și Digi Utility Communication Hub 4G LTE.

Aplicațiile imediate:
• Sisteme de navigație inteligente
• Contorizare inteligentă (Smart metering)
• Terminale POS Mobile
• Sisteme de Securitate
• Rețele de urmărire a vehiculelor
• Monitorizarea sănătății (mHealth)
• Monitorizări în agricultură
• Funcții la cerere pentru clienți

Digi TransPort® LR54 Router LTE-A cu stabilitate solidă și o valoare de neegalat. Sus: Digi TransPort LR54, LTE-A, Wi-Fi cu antene. Jos: Digi TransPort LR54, LTE-A, Wi-Fi.

Standardul de industrie 3GPP (3rd Generation Partnership Project)
Obiective:
• Compatibilitate cu mai mulți furnizori și acoperire internațională
• Ecosistemul operatorilor mari, furnizorilor de rețele și producătorilor de cipuri / dispozitive
• Spectru radio licențiat cu niveluri de service garantate.

Furnizorul de rețele Huawei, Deutsche Telekom a devenit primul operator de rețea din lume care a realizat un proces de succes în rețeaua sa mobilă. Standardizarea noii tehnologii a fost finalizată de 3GPP în iunie 2016. Telekom a lansat prima rețea end-to-end IoT cu bandă îngustă în toată Germania, Grecia și Olanda.

Licențiat vs. Proprietate – de ce a meritat așteptat un standard 3GPP
Calitatea serviciului
Dacă lucrați în spectru licențiat, care este reglementat, puteți garanta servicii care vor funcționa în frecvențe și benzi de date, fără interferență. Pentru utilizarea fără licență, va fi mai greu să garanteze QoS (Quality of Service), deoarece vor exista alte rețele care operează pe aceleași frecvențe, fără licență. Vezi Nota 3.

Digi TransPort® WR31. Router inteligent 4G LTE conceput pentru infrastructuri critice și aplicații industriale.

Putere de transmisie mai mare
Nu există restricție ca în rețelele fără licență, în ceea ce privește puterea de transmisie sau ciclul de funcționare pentru rețelele care funcționează în benzile licențiate. Rezultatul este că puteți folosi mai puține celule cu raze mai mari de comunicație – și, prin urmare, puteți accesa și dispozitivele în locații mai greu accesibile, de exemplu contoarele de utilități amplasate subteran și sub capacele de vizitare. Conform 3GPP, MCL (Maximum Coupling Loss) pentru CAT-M1 este de 155,7 dB, în timp ce NB-IoT este de 164 dB – o diferență extraordinară de peste 8dB (~8dB echivalează x6). Cu cât MCL este mai mare, cu atât este mai robustă legătura.

Consum și costuri mai mici
Mai ușor de întreținut, fiind un standard licențiat, NB-IoT va aduce economii de scalare minime și facturi mai mici de materiale. De ex. POS-urile sunt mai ușor de realizat și menținut. În plus, deoarece puteți utiliza infrastructura de rețea celulară existentă vor fi și costuri mai scăzute de implementare. Există costul hardware și există un cost de operare în rețea. Dacă până acum, puterea scăzută și conectarea celulară nu erau de obicei concepte compatibile, ce se schimbă pentru a aborda acest lucru? Prin NB-IoT se pot reduce consumul de energie și costurile!

Digi TransPort® WR44. Router celular, Wi-Fi de clasă comercială, cu opțiuni flexibile de interfață, ideale pentru afacerile distribuite.

Familia ConnectPort® X4. Gateway-uri robuste IoT Cellular concepute pentru aplicații comerciale și în exterior. Suport Digi Remote Manager pentru acces securizat și scalabil la un număr nelimitat de active la distanță.

Pentru a reduce consumul de energie:
• reduce puterea de transmisie
• crește sensibilitatea receptorului
• reduce durata de transmitere
• crește intervalul de transmisie
• reduce timpul de înregistrare a rețelei
• reduce rata datelor
Pentru a reduce costurile:
• reduce complexitatea stivei și a protocoalelor software
• producție de volum mare ce permite economii la hardware
• crește numărul de canale disponibile în rețea
• crește numărului de conexiuni simultane în rețea
• limitează aria de acoperire

Actualizări firmware
Lipsa de limită a ciclului de funcționare (inclusiv în stația de bază) și comunicația bidi­recțională și confirmarea mesajului, permit dispozitivelor să primească actualizări de firmware FOTA (Firmware Over the Air). Un caz tipic de utilizare este un contor de utilități, instalat fără a fi nevoie de acces pentru ani, dacă nu pentru decenii. În timp ce puterea de transmisie este suficient de scăzută pentru a nu necesita înlocuirea bateriei în acest timp, la un moment dat este posibil să fie nevoie de un upgrade al firmware-ului. Având în vedere că va exista un număr foarte mare de astfel de dispozitive, abilitatea de a utiliza FOTA este esențială.

Digi Utility Communication Hub 4G LTE Gateway robust și sigur pentru automatizarea distribuției.

Soluții celulare de la Digi International
Rutere și gateway-uri celulare sigure pentru aplicații critice. Soluția celulară M2M pentru 3G, 4G LTE și LTE-A, oferă o gamă de routere și gateway-uri celulare securizate, atât pentru aplicații comerciale, cât și industriale. Soluțiile M2M oferă conectivitate robustă și fiabilă pentru a efectua tranzacții de afaceri sigure, cum ar fi Control industrial, POS-uri, Captură de date și Management la distanță. Routerele celulare Digi International fac soluția mai scalabilă și mai ușor de gestionat decât ne-am imaginat vreodată.

Nota 1. Filozofia de bază a IoT
“Internetul lucrurilor” (IoT) este un termen care și-a stabilit cu adevărat prezența în 2015, deși a fost enunțat de Kevin Ashton cu 16 ani mai devreme, în 1999. IoT este mai mult orientat spre tehnologie, cum ar fi modelul de referință OSI (Open Systems Interconnection) care caracterizează și standardizează funcțiile de comunicare ale unui sistem de telecomunicații sau de calcul, indiferent de structura și tehnologia lor internă și mai puțin orientat ca SOA (Service Oriented Architecture). IoT trebuie să fie mai mult decât M2M și distinct diferit de acesta. Asta înseamnă că IoT trebuie să fie un concept simplu, comun, utilizat de arhitecții de sistem pentru a proiecta, a face harta distribuției spațiale a dispozi­tivelor și a compara diferite implementări. O modalitate practică de a gândi, este de a vedea dezvoltarea ca o construcție făcută din părți ce combină diverse stiluri de arhitecturi: Internetul lucrurilor este arcul care leagă pilonii verticali M2M (stive tehnologice).
Această viziune permite IoT să exploateze toate lucrările bune care au trecut în M2M, să încorporeze sistemele M2M vechi existente, și totuși să lase o zonă necuplată și suficient de abstractă pentru a descrie noi și diverse probleme de afaceri. Pe larg: Internet of Things Philosophy:
www.youtube.com/watch?v=Lx0uHdWzo5g

Nota 2. Industry 4.0, Industrial Internet of Things (IIoT)
În majoritatea cazurilor, termenii Industry 4.0 și Industrial Internet of Things (IIoT) – Internetul Industrial al lucrurilor – sunt utilizați interschimbabil. Dar acești doi termeni, deși se referă la tehnologii și aplicații similare, au origini și semnificații diferite.
În primul rând, este important să amintim că cei doi termeni au fost inventați de entități complet diferite și cu obiective diferite. Industry 4.0 identifică o inițiativă guvernamentală germană, care se identifică cu a 4-a revoluție tehnologică – o revoluție industrială care se întâmplă acum. Prima revoluție a avut loc în secolul al XVIII-lea și a fost caracterizată de producția mecanică, bazată pe abur; A 2-a revoluție, la începutul secolului al XX-lea, s-a caracterizat prin producția de masă, posibilă prin utilizarea energiei electrice; A 3-a, s-a întâmplat la mijlocul secolului al XX-lea și a fost legată de tehnologia informației.
Conceptul de Internet Industrial al Lucrurilor (IIoT) este o adaptare industrială a IoT și are multe variații – de la General Electric Company (GE) cu utilizarea preferată a termenului “Industrial Internet”, la Cisco cu utilizarea termenului “Internet of Everything” (IoE). Una dintre cele mai proeminente organizații identificate cu Industrial Internet of Things (IIoT) este Consorțiul pentru Internet Industrial (IIC), care a fost creat în 2014 cu sprijinul GE, AT&T, Cisco, Intel și IBM. https://m2m.telekom.com/telekom-m2m/insights/industrial-internet/

Nota 3. LPWAN = rețea largă cu putere redusă
LPWAN este în mod obișnuit gândită pentru rețele de date celulare, dar implică o contradicție, deoarece “rețea celulară” și „putere redusă” sunt, în mod inerent, în conflict una cu cealaltă. Consumul de putere se referă la ambele situații: în așteptare, dar și în transmisie. De exemplu, un modem universal de tip 3G sau 4G va avea o tragere de vârf de curent de până la 2A în timpul transmisiei și trebuie să fie gestionată puterea cu grijă, dacă ia putere de la baterii. Acest lucru înseamnă că o durată de viață de 10 ani de la o baterie ar necesita fie o baterie imensă, fie o comunicare foarte rară. Deci, care sunt alternativele? Există o mare posibilitate de rezolvare în acest sens.
Sistemele LoRa și SigFox caută să furnizeze rețele particulare la costuri mai mici pentru a înlocui dependența de operatorii actuali ai rețelelor celulare pentru acoperire (ex. o stație de apă izolată la munte, o carieră, un șantier cu utilaje) și, de asemenea, să rezolve problema consumului mic de energie. Ambele încearcă să ofere servicii celulare particulare pe lângă furnizorii de rețele celulare existente. O vedere generală și o comparație excelentă a acestor două sisteme, disponibilă la NB-IoT vs. LoRa vs. SigFox o găsiți la adresa de internet:
https://www.link-labs.com/blog/nb-iot-vs-lora-vs-sigfox

 

Constantin Savu
Director General
Ecas Electro

ECAS Electro | www.ecas.ro

ECAS Electro ( www.ecas.ro) este distribuitor autorizat al Digi International Inc. ( www.digi.com)

Detalii tehnice și comerciale: birou.vanzari@ecas.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *