Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей

1. Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей

Шевцов Вячеслав Алексеевич
д.т.н., профессор
Москва 2018

2. Технологии индустриального интернета, интернет вещей

Лекция 8
• Области применения и примеры сетей
индустриального интернета.
• Обзор стандартов интернета вещей.

3.

4.

Области применения технологий IoT

5.

Области применения IoT
• Транспорт: безопасность, сопровождение грузов
(логистика), беспилотный транспорт (наземный и
воздушный);
• Сопровождение технологических процессов в
концепции «Индустрия 4.0»;
• Коммунальные службы;
• Медицина, спорт;
• Сельское хозяйство;
• Строительство;
• Торговля;
• ……………..

6.

Ключевые аспекты при рассмотрении
вариантов сетевого подключения
• Дальность. Сеть для развертывания в офисе
или в целом городе?
• Частота. Какое проникновение необходимо и
какая устойчивость против помех?
• Скорость передачи данных. Какая пропускная
способность требуется? Как часто обновляются
данные?
• Энергопитание. Устройства работают от сети
или аккумулятора?
• Безопасность. Устройства участвуют в работе
критически важных приложений?

7. Области применения IoT

Проблемы (вызовы) внедрения IoT
в России
• Соблюдение суверенитета (зависимость от
иностранных производителей и
стандартов);
• Обеспечение информационной
безопасности при использовании в
критических областях;
• Наличие собственной элементной базы;
• Сопровождение стандартами и
законодательством

8. Ключевые аспекты при рассмотрении вариантов сетевого подключения

9. Проблемы (вызовы) внедрения IoT в России

Классификация по дальности действия
Беспроводные персональные сети
(WPAN — Wireless Personal Area
Networks).
Примеры технологий — Bluetooth.
RFID.
Беспроводные локальные сети
(WLAN — Wireless Local Area
Networks).
Примеры технологий — Wi-Fi.
Беспроводные сети масштаба города
(WMAN — Wireless Metropolitan Area
Networks). Примеры технологий —
WiMAX, LoRa
Беспроводные глобальные сети
(WWAN — Wireless Wide Area
Network).
Примеры технологий —
CSD, GPRS, EDGE, EVDO, HSPA, UMTS, LTE, LTE Advanced.

10.

Стандарты RFID
Рабочая частота
Стандарт
Приложения
125 кГц
ISO 14223
ISO 11784
Используются достаточно
широко, например, в
автомобильных
иммобилайзерах
13.56 МГц
ISO 14443
ISO 15693
Бесконтактные смарт-карты
для широкого круга
приложений
860-930 МГц
ISO 15961
ISO 15962
ISO 15963
ISO 18000-6
Бесконтактные метки для
приложений логистики,
идентификации товаров со
средней дальностью
2,45 ГГц
ISO 15962
ISO 15963
ISO 18000-6
ISO 18000-4
Бесконтактные метки для
приложений логистики,
идентификации товаров с
увеличенной дальностью

11. Классификация по дальности действия

Bluetooth
Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне, который используется в
различных бытовых приборах и беспроводных сетях(свободный от лицензирования
диапазон 2,4-2,4835 ГГц).
В Bluetooth применяется метод расширения спектра соскачкообразной перестройкой
частоты ( Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS).
Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным
помехам, а оборудование недорогое.
Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется
1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц).
Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является
псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые
625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на
другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они
не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты
конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по
псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При
передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются
различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые
данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.
Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и
соединение «point-to-multipoint».

12. Стандарты RFID

Классификация по дальности действия

13. Bluetooth

Wi-Fi
Wi-Fi — технология беспроводной локальной сети с
устройствами на основе стандартов IEEE 802.11.
В настоящее время развивается целое семейство
стандартов передачи цифровых потоков данных по
радиоканалам.
Wi-Fi работает в безлицензионном частотном диапазоне
ISM (2402-2480 МГц).
Скорость передачи данных до 54 мбит/с (802.11g )
И до 140 Мбит/с (802.11n)
Недостатки Wi-Fi:
Отсутствие глобального роуминга, ограниченность
частотного диапазона и сильно
ограниченный радиус действия.

14. Классификация по дальности действия

WiMAX
(Worldwide Interoperability or Microwave Access)
WiMAX —телекоммуникационная технология,
разработанная с целью предоставления
универсальной беспроводной связи на больших
расстояниях для широкого спектра устройств
(от рабочих станций до мобильных телефонов).
Основана на стандарте IEEE 802.16, который также
называют Wireless MAN
WiMAX - технология, предоставляющая
высокоскоростной беспроводной доступ к сети,
альтернативный выделенным телефонным линиям и
DSL.
Максимальная скорость — до 1 Гбит/сек на ячейку.

15. Wi-Fi

WiMAX
(Worldwide Interoperability or Microwave Access)
Беспроводная локальная сеть (Wireless
Local Area Network; Wireless LAN; WLAN) —
локальная сеть, построенная на
основе беспроводных технологий.

16. WiMAX  (Worldwide Interoperability or Microwave Access)

Обзор решений IoT на базе сетей сотовой связи
Обзор решений
LTE Cat 1
3GPP Release
Downlink Peak
Rate
Release 8
10 Mbit/s
LTE Cat M1
(eMTC)
LTE Cat 0
Release 12
1 Mbit/s
Release 13
LTE Cat NB1
(NB-IoT)
EC-GSM-IoT
Release 13
Release 13
1 Mbit/s
250 kbit/s
474 kbit/s
(EDGE)2 Mbit/s
(EGPRS2B)
Uplink Peak Rate 5 Mbit/s
1 Mbit/s
1 Mbit/s
250 kbit/s (multi- 474 kbit/s
tone)20 kbit/s
(EDGE)2 Mbit/s
(single-tone)
(EGPRS2B)
Latency
50-100ms
not deployed
10ms-15ms
1.6s-10s
700ms-2s
Number of
Antennas
2
1
1
1
1-2
Duplex Mode
Full Duplex
Full or Half
Duplex
Full or Half
Duplex
Half Duplex
Half Duplex
Device Receive
Bandwidth
1.4 — 20 MHz
1.4 — 20 MHz
1.4 MHz
180 kHz
200 kHz
Receiver Chains
2 (MIMO)
1 (SISO )
1 (SISO)
1 (SISO)
1-2
23 dBm
20 / 23 dBm
20 / 23 dBm
23 / 33 dBm
Device Transmit
23 dBm
Power

17. WiMAX  (Worldwide Interoperability or Microwave Access)

Принципы построения
радиоинтерфейса LTE в downlink
OFDMA - модулятор
1) Разделение исходного потока бит на параллельные потоки.
2) Кодирование помехоустойчивым кодом, в процессе которого значительно
увеличивается число символов в отдельных потоках.
3) Манипуляция выбранным в данный конкретный момент способом модуляции: QPSK
(4 поз (кв) ФМ), 16QAM, 64QAM (метод квадратичных амплитуд).
4) Перемножение полученной последовательности каждого потока на свою
поднесущую. Эта операция является ключевой
5) Объединение сигналов и передача в эфир.

18. Обзор решений IoT на базе сетей сотовой связи

Радиоинтерфейс LTE в uplink
SC-FDMA - модулятор
Множественный доступ с частотным разделением с единственной несущей
частотой SC-FDMA
Первым этапом исходная информационная последовательность, предназначенная для передачи от
абонента, преобразуется в частное представление с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Далее, в зависимости от скорости потока от данного абонента, сеть выделяет eUE несколько поднесущих,
среди которых распределяются преобразованный поток. Те поднесущие, которые используют другие
пользователи не занимаются в данном абонентском терминале, а соотвествующие поднесущие
перемножаются с «0». После обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) модулированные потоки
объединяются и переводятся обратно во временную область. Не смотря на то, что данные передаются от
разных устройств в сети в одно и то же время в одной и той же полосе частот, на приемной стороне после
обратных описанным выше процедур, можно выделить информационные потоки от отдельных eUE.

19. Принципы построения радиоинтерфейса LTE в downlink

Использование частотного спектра в NB IoT

20. Радиоинтерфейс LTE в uplink

Обзор решений IoT в нелицензируемых диапазонах частот

21. Использование частотного спектра в NB IoT

Дальний радиус действия
LoRaWAN
LoRaWAN или Long Range Wide Area Network была представлена
как энергоэффективная сетевая технология исследовательским
центром IBM Research и компанией Semtech. Технология
базируется на Semtech LoRa(™) PHY чипе.
LoRa работает в суб-гигагерцовых диапазонах ISM (industrial,
scientific and medical radio bands) нелицензируемых частот.
Архитектура сети представляет собой звезду, конечные
устройства подключаются по беспроводной связи к одному или
нескольким шлюзам, а шлюзы подключаются к сетевому серверу
по стандартному IP-соединению.
С целью поддержки и распространения технологии недавно был
создан LoRa Alliance, в который входит множество компаний, в
том числе и российская LACE.

22.

LoRaWAN

23. LoRaWAN

Классы оконечных устройств LoRaWAN
Класс А
(обязательный для всех)
Однонаправленный обмен
Адресные сообщения
Малый объем данных
Большие интервалы между сообщениями
Узел инициирует обмен
Сервер соединяется с узлом только в определенные моменты времени

24. LoRaWAN

Классы оконечных устройств LoRaWAN
• Класс B (Beacon)
открывают дополнительные окна приема по расписанию. Для
синхронизации времени открытия дополнительных окон приема
шлюзы излучают маячки (beacons).
Двунаправленный обмен с фиксированным расписание приема
Адресный и мультиадресный обмен
Малый объем данных
Большие интервалы между сообщениями
Периодические маяки от шлюза
Более широкое окно приема
Сервер может инициировать обмен в определенные моменты
времени

25. Классы оконечных устройств LoRaWAN

Класс C (Continuous)
Двунаправленный обмен
Адресный и мультиадресный обмен
Малый объем данных
Сервер может инициировать обмен в любой момент времени
Узел всегда находится в прием

26. Классы оконечных устройств LoRaWAN

LoRaWAN
Модуляция с расширением спектра
Обработка => увеличение
чувствительности => больше радиус
Основа – внутриимпульсная линейная
частотная модуляция (Chirp-FM)
Полоса (BW)
125, 250, 500 КГц

27. Классы оконечных устройств LoRaWAN

Дальний радиус действия
LoRaWAN
Преимущества LoRa:
открытый стандарт
большая дальность
высокая проникающая способность в городской застройке
низкое энергопотребление, по оценкам до 10 лет работы сенсора от батареи АА
различные нелицензируемые частоты, такие как 109 МГц, 433 МГц, 868 МГц, 915 МГц суб-ГГц
ISM полос
адаптивная скорость передачи данных
поддерживает личные и общественные сети
комплексная безопасность и встроенные идентификация и аутентификация
Недостатки LoRa:
низкая скорость передачи данных
Semtech — единственный поставщик чипов
отсутствует роуминг
Концентраторы для LoRa поставляются такими компаниями, как MultiTech, и уже созданы
общественные сети, как например The Things Network.

28. LoRaWAN

Дальний радиус действия
СТРИЖ
Система реализовывается российской компанией СТРИЖ-Телематика,
используется собственный протокол Marcato 2.0. Частота может быть
адаптирована под ISM диапазон.
Технология до определенной степени схожа с технологией LoRa со
всеми плюсами и минусами последней. Принципиальное отличие: у
LoRa используется широкополосное кодирование, а у СТРИЖ —
узкополосная модуляция. По данным компании, такая модуляция
позволяет гораздо эффективнее использовать полосу спектра,
увеличить чувствительность и энергоэффективность и снизить
стоимость.
Беспроводная сеть СТРИЖ развернута в Москве со 100% покрытием, а
также с частичным покрытием в Московской обл., Санкт-Петербурге и
некоторых других городах и насчитывает более 200 базовых станций.
Производятся и реализовываются радиомодемы, базовые станции, а
также счетчики и датчики со встроенными модемами.

29. LoRaWAN

СТРИЖ
LoRaWAN
Полоса 100 Гц,
при минимальном
битрейте в 50 бод.

30. СТРИЖ

Дальний радиус действия
SigFox
Система построена одноименной компанией, основанной во Франции в 2009
году.
Для передачи данных используется Ultra Narrow Band (UNB) ультра узкую полосу
частот с двоично-фазовой манипуляцией, а для кодирования меняет фазу
несущей частоты.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:
• Радиус действия : 30 - 50 км (3 – 10 км в зашумленных районах)
•Срок службы без замены батарей: 20 лет от 2 батареек АА,
•Используемые частоты: 868 МГц (Европа), 902 МГц (США),
•Топология сети – звезда.
•Базовая станция – оконечное устройство:140 сообщений по 12 байт в день,
•Оконечное устройство – базовая станция : 4 сообщения по 8 байт в день.

31. СТРИЖ

Дальний радиус действия
SigFox
Преимущества SigFox:
• большое покрытие
• высокая проникающая способность в городской застройке
• сверхнизкое энергопотребление, по оценкам до 20 лет работы
сенсора от 2-х батарей АА
• гибкость в плане конструкции антенны
• протокол SigFox совместим с существующими трансиверами
• низкая стоимость
Недостатки SigFox:
• низкая скорость передачи данных
• зависимость от сотовой инфраструктуры
• ограниченная помехоустойчивость

32. SigFox

Дальний радиус действия
Wheitghless P
Weightless — группа открытых технологических стандартов связи LPWAN
(Low-Power Wide-Area Network) для обмена данными между базовой
станцией и устройствами.
Основные характеристики Weightless-P:
•технология узкополосная (12,5 кГц на канал);
•оптимизация поддержки плановых и внеплановых трафик-движений (в
стандарте TDMA/FDMA);
• спектрально-эффективная модуляция OQPSK;
• работает по всему диапазону лицензионных освобожденных от суб-ГГц
ISM полосах частот для глобального развертывания: 169 / 433 / 470 / 780 /
868 / 915 / 923 МГц;
•роуминг;
• 2 км в городской среде;
•Время синхронизации базовых станций для эффективного радиопланирования ресурсов и использования;
•возможность совместного использования инфраструктуры;
•адаптивная скорость передачи данных: 200 бит/с – 100 кбит/с; контроль
мощности передачи для нисходящей линии связи и восходящей линии связи
для того, чтобы уменьшить помехи и увеличить пропускную способность сети.

33.

Дальний радиус действия
Wheitghless
Преимущества Weightless:
открытый стандарт
большая дальность
высокая проникающая способность в городской застройке
низкое энергопотребление, по оценкам до 10 лет работы сенсора
(Weightless-N)
различные нелицензируемые частоты (Weightless-P)
поддерживает личные и общественные сети
высокая безопасность
низкая стоимость (особенно Weightless-N)
Недостатки Weightless:
• низкая скорость передачи данных

34. Wheitghless P

Дальний радиус действия
Nuel
Neul базируется на протоколе Weightless, использует нелицензируемые
ISM и TVWS частоты.
В сентябре 2014 года Neul была приобретена компанией Huawei и стала
дочерней. Заявлено, что Neul и Huawei совместно работают над
новаторской технологией, которая позволяет повторное использование
сетей мобильных операторов для широкого охвата ультра-низкой
мощности связи для приложений IoT.
Преимущества Neul:
большая дальность
высокая проникающая способность в городской застройке
низкое энергопотребление, по оценкам до 15 лет работы сенсора
хорошо сочетается с другими стандартами на соседних частотах
Недостатки Neul:
• низкая скорость передачи данных
• проприетарная технология

35. Wheitghless

Дальний радиус действия
Nwave
Британская компания с офисами в Лондоне, США и Дании
возглавляется выпускником МФТИ Юрием Бирченко.
Технология Nwave сходна с Neul, поскольку также основана на
протоколе Weightless, и сравнима с SigFox, поскольку является
проприетарной. Nwave иногда описывают как VPN (virtual private
network, виртуальная частная сеть) внутри публичного трафика с
использованием стандарта Weightless-N. Используется технология
Ultra Narrow Band (UNB) и нелицензируемые ISM частоты.
Компания производит и реализовывает радиомодемы, базовые
станции, а также датчики со встроенными модемами и наборы
для разработчиков.
Описание технологии и фото оборудования Nwave крайне схожи с
технологией и оборудованием российской компании СТРИЖТелематика.

36. Nuel

Дальний радиус действия
Nwave
Преимущества Nwave:
большая дальность
высокая проникающая способность в городской застройке
очень низкое энергопотребление
поддерживает личные и общественные сети
высокая безопасность
низкая стоимость
Недостатки Nwave:
• низкая скорость передачи данных
• проприетарная технология

37. Nwave

Дальний радиус действия
Dash7
Dash7 Альянс протокол (или D7A) — открытый протокол
беспроводной связи, который работает на частотах 433
МГц, 868 МГц и 915 МГц нелицензируемых ISM / SRD
диапазонов. Поддерживается AES 128-битное шифрование
и передача данных до 167 кбит/с, при этом максимальный
пакет данных составляет 256 байт.
Протокол продвигается некоммерческим Альянсом Dash7
Alliance со штаб-квартирой в Бельгии. Протокол основан на
международном стандарте ISO/IEC 18000-7, описывающем
интерфейс для активной RFID и используемым в военной
логистике США (НАТО). Текущая версия протокола DASH7
уже не совместима со стандартом ISO/IEC 18000-7.

38. Nwave

Дальний радиус действия
Dash7
Преимущества Dash7:
открытый стандарт
достаточно большая дальность
высокая проникающая способность в городской застройке
низкое энергопотребление
различные нелицензируемые частоты
Недостатки Dash7:
• низкая скорость передачи данных
• средняя проникающая способность в воде
• определенные требования к антеннам

39. Dash7

Преимущества Dash7:
GSM, LTE
открытый стандарт
достаточно большая дально
высокая
проникающая
спосо
Консорциум 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project), разрабатывающий
спецификации
для
мобильной телефонии, уже давно работает над улучшением GSM (Globalнизкое
System for
Mobile
энергопотребление
Communications, изначально Groupe Spécial Mobile) и LTE (Long-Term Evolution) с точки зрения IoT.
нелицензируемы
Это прежде всего ответы на вызовы: проникающая способность, низкое различные
энергопотребление,
экономичность и масштабируемость. Ближайшие улучшения связаны с Release 13, намеченным на
март 2016 года, и заявлены как достойные конкуренции с LoRa и SigFox. По данным консорциума,
НедостаткиАDash7:
почти удалось решить все заявленные проблемы, в том числе по энергосбережению.
стоимость
модуля М2М должна составить в 2016 году $4,5 для GSM и $5 для LTE-M.
низкая скорость передачи д
средняя проникающая спосо
функционирование на существующей инфраструктуре сотовых операторов
определенные требования к
Преимущества GSM, LTE:
широкое распространение в мире
высокая скорость передачи данных
поддержка личных и общественных сетей
высокая комплексная безопасность
роуминг
Недостатки GSM, LTE:
лицензируемые частоты
высокие тарифы

40. Dash7

NB-LTE и NB-CIoT
Корпорации Nokia Networks, Ericsson и Intel объединились для продвижения технологии
Narrow-Band Long-Term
Evolution (NB-LTE).
Sprint, Verizon Wireless, Alcatel-Lucent, Qualcomm,
Преимущества
Dash7:
Samsung, Sony и ZTE также стали частью этой инициативы.
NB-LTE рассматривается
некоторыми
экспертами как прямой вызов Huawei Technologies,
открытый
стандарт
которая развивает технологию
Narrowband
IoT (NB-CIoT). NB-CIoT уже получила
достаточно
большаяCellular
дальность
поддержку таких тяжеловесов, как Vodafone, T-Mobile, TeliaSonera и China Unicom.
высокая проникающая способность в
Основное различие между NB-LTE и NB-CIoT сводится к тому, насколько существующие LTEгородской застройке
сети могут быть переориентированы
на IoT. Huawei отказался от комментариев на этот счет,
низкое
энергопотребление
но критики подхода «чистого листа» (clean slate) NB-CIoT отмечают, что эта технология
различные
нелицензируемые
требует новых чипсетов
и, кажется,
не имеет обратную частоты
совместимость с LTE-сетями старше
Release 13.
По словам представителя
Nokia, NB-LTE,
напротив, может быть полностью интегрирована в
Недостатки
Dash7:
существующие LTE- сети и работает в рамках существующих полос LTE. Другими словами,
NB-LTE использует существующую
экосистему
и, таким
образом, обещает большую
низкая скорость
передачи
данных
экономию на масштабе.
средняя проникающая способность в воде
В остальном обеим технологиям удалось решить проблему энергосбережения: заявленная
определенные
антеннам
продолжительность работы
устройстватребования
от элемента кпитания
— 10 лет. Кроме того, в
несколько раз улучшена проникающая способность в плотной застройке, и количество
возможных подключений устройств увеличено на 2 порядка. Стоимость модуля М2М
оценивается в $4 в 2016 году.
Преимущества и недостатки этих технологий естественным образом произрастают из GSM и
LTE.

41. GSM, LTE

Ближний радиус действия
Wireless RF
Беспроводные радио (Wireless RF) датчики и
исполнительные механизмы дешевы и просты в
развертывании. Они характеризуются
ультранизким энергопотреблением. Дальность
действия составляет до 100 м в прямой
видимости и до 500м с внешними антеннами.
Работают на частоте 315 или 433 МГц со
скоростью 10 — 115.2 кбит/с и поддерживают
AES шифрование 128 бит.

42. NB-LTE и NB-CIoT

Ближний радиус действия
Bluetooth Low Energy (BLE)
Bluetooth Low Energy (BLE) является беспроводной персональной сетевой
технологией, разработана и реализуется с помощью Bluetooth Special Interest
Group. В данный момент технология Bluetooth присутствует на всех мобильных
платформах, BLE оснащаются миллионы новых устройств. Эта технология хорошо
поддерживается и надежна для ближних коммуникаций. Часто применяется для
связи между смартфонами и другими персональными, реже домашними
электронными устройствами. На этой технологии, в частности, основана
технология iBeacon.
Преимущества BLE:
широкое распространение в мире
высокая скорость передачи данных
высокая надежность
некоторые проблемы с аутентификацией и приватностью
невысокая проникающая способность в городской застройке
местонахождение устройства не определяется
Недостатки BLE:

43. Wireless RF

Ближний радиус действия
Wi-Fi
Преимущества Wi-Fi:
повсеместное распространение в мире
гарантированная совместимость
высокая скорость передачи данных
высокая надежность
интерференция и помехи
некоторые проблемы с безопасностью
невысокая проникающая способность в городской застройке
высокая энергоемкость
диапазон и ограничения в разных странах различны, многие страны
требуют регистрации сетей Wi-Fi, работающих вне помещений
Недостатки Wi-Fi:

44. Bluetooth Low Energy (BLE)

Ближний радиус действия
Wi-Fi HaLow
Недавно на CES 2016 Wi–Fi Alliance анонсировал разработку нового
стандарта беспроводной связи, предназначенного для работы Интернета
вещей. Новый стандарт получил название HaLow и пока не
утвержденную спецификацию IEEE 802.11ah. Сертификация первых
устройств, совместимых с Wi-Fi HaLow, начнется в 2018 году, однако
продукты с поддержкой новой спецификации появятся на рынке раньше.
Для подключения Wi-Fi HaLow будет использоваться нелицензируемая
частота 900 МГц. Это заметно увеличит проникающую способность
сигнала в городской застройке, а радиус ее действия будет намного
больше, чем у современного беспроводного стандарта, — до 1
километра. В то же время платой за «дальнобойность» является малая
мощность сигнала. Пропускная способность Wi-Fi HaLow будет гораздо
ниже, чем максимум Wi-Fi 802.11ac (7 Гбит/c), предполагаемая скорость:
50 кбит/с — 18 Мбит/с.
По заявлению альянса, HaLow будет широко использовать существующие
протоколы Wi-Fi, что обеспечит высокий уровень совместимости и
безопасности.

45. Wi-Fi

Ближний радиус действия
Thread
Thread Group, созданная OSRAM, QUALCOMM, ARM, Samsung, Nest Labs и другими
(более 200 компаний) c одной целью — разработать самый лучший способ
подключения и управления устройствами в доме. Эта некоммерческая
организация продвигает Thread Networking Protocol (беспроводной сетевой
протокол на основе IP) и сертифицирует продукты. Первый публичный релиз
состоялся 13.07.2015г. (Revision 2.0). В ближайшее время будет сертифицировано
более 30 устройств.
Thread, реализованный в качестве дополнения к Wi-Fi, имеет четкие ограничения
для использования в домашней автоматизации в плане безопасности и
энергопотребления. Протокол основан на стандарте 6LoWPAN (IPv6 over Low
power Wireless Personal Area Networks) — стандарте взаимодействия по
протоколу IPv6 (новая версия протокола IP с длиной адреса 128 бит вместо 32 в
IPv4) поверх маломощных беспроводных персональных сетей стандарта
IEEE802.15.4. Для существующих устройств, поддерживающих стандарт
IEEE802.15.4, легко может быть произведен апгрейд до Thread. Протокол
обеспечивает безопасность банковского класса AES в дополнение к надежности
меш-сети, разработанной специально для домашней автоматизации. К одной
сети можно подсоединить 250+ авторизованных устройств. Широкая поддержка
“спящего режима” позволяет в течение многих лет эксплуатировать устройства
даже от одной батареи AA.

46. Wi-Fi HaLow

Ближний радиус действия
Thread
Преимущества Thread:
дополнение к Wi-Fi
разработка специально для домашней электроники
надежная самовосстанавливающаяся сеть
использование проверенных открытых стандартов
высокая безопасность
низкое энергопотребление
интерференция и помехи
невысокая проникающая способность в городской застройке
диапазон и ограничения в разных странах различны, многие страны требуют
регистрации сетей Wi-Fi, работающих вне помещений
Недостатки Thread:

47. Thread

Ближний радиус действия
ZigBee
ZigBee — спецификация сетевых протоколов верхнего уровня,
регламентированных стандартом IEEE 802.15.4, который появился
в 2003 году. ZigBee и IEEE 802.15.4 описывают беспроводные
персональные вычислительные сети (WPAN, wireless personal area
networks). Спецификация ZigBee ориентирована на приложения,
требующие гарантированной безопасной передачи данных при
относительно небольших скоростях и возможности длительной
работы сетевых устройств от автономных источников питания.
Технология ZigBee поддерживает не только простые топологии
сети («точка-точка», «дерево» и «звезда»), но и
самоорганизующуюся и самовосстанавливающуюся ячеистую
(mesh) топологию с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.
ZigBee разрабатывается ZigBee Alliance, в который входит более
300 компаний. Альянс также сертифицирует оборудование и
устройства. 16 декабря 2015 года Альянс объявил о ратификации
ZigBee 3.0, учитывающий современные требования IoT и
поддерживающий все предыдущие версии и сотни миллионов
уже проданных устройств.

48. Thread

Ближний радиус действия
ZigBee
Преимущества ZigBee:
способность к самоорганизации и самовосстановлению
простота развертывания
высокая помехоустойчивость
высокая безопасность
нелицензируемые частоты
низкое энергопотребление (в том числе режим “сна” для устройств)
невысокая скорость
большая часть трафика тратится на передачу пакетов, содержащих адресную
информацию, информацию по синхронизации и т.п.
невысокая проникающая способность в городской застройке
недостаточно высокий уровень стандартизации и отсутствие единой
программно-аппаратной платформы для разработки сложных приложений
Недостатки ZigBee:

49. ZigBee

Ближний радиус действия
Z-Wave
Z-Wave — запатентованный беспроводный протокол связи,
разработанный в основном для домашней автоматизации. Технология
использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули,
которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства. ZWave работает в диапазоне частот до 1 ГГц и оптимизирован для
передачи простых управляющих команд с малыми задержками. В основе
решения Z-Wave лежит самоорганизующаяся ячеистая сеть (mesh сеть), в
которой каждый узел или устройство может принимать и передавать
управляющие сигналы другим устройствам сети, используя
промежуточные соседние узлы.
Радио чипы Z-Wave поставляются компаниями Sigma Designs и Mitsumi.
Отличительной особенностью Z-Wave является то, что все эти продукты
совместимы между собой. Совместимость подтверждается процессом
сертификации Z-Wave или Z-Wave Plus. Сертификация
осуществляется Sigma Designs, которая сертифицировала более 1350
продуктов Z-Wave. Глобально протокол поддерживается Z-Wave Alliance,
который объединяет более 325 производителей.

50. ZigBee

Ближний радиус действия
Z-Wave
Преимущества Z-Wave:
разработка специально для домашней электроники
способность к самоорганизации и самовосстановлению
простота развертывания
высокая помехоустойчивость
высокая безопасность
нелицензируемые частоты
отсутствие интерференции с многочисленными устройствами на 2.4 ГГц
низкое энергопотребление
невысокая скорость
для решений с потребностью более 30 устройств, Z-Wave начинает становиться более
дорогим, чем кабельные системы
невысокая проникающая способность в городской застройке
платежи Sigma Designs как владельцу технологии
Недостатки Z-Wave: