Нужны ли Интернету вещей спутниковые технологии?

Анна Заварзина, 27/11/2018

В прошлом году главной темой спецвыпуска "Спутниковая связь и вещание" стало обсуждение "Нужны ли Интернету вещей спутниковые технологии". Повторяем для вас эту публикацию, а также приглашаем принять учатие в исследовании для нового выпуска ССВ

Тема Интернета вещей в последние годы очень популярна. Проводятся многочисленные маркетинговые исследования, которые показывают, что рынок Интернета вещей составит сотни миллиардов долларов в год. Но есть ли на этом рынке место для спутниковых технологий и в каком объеме, пока неочевидно. Ниже представлены вопросы редакции и мнения ряда специалистов по этой теме.

– Как вы оцениваете многочисленные заявления в прессе и научных статьях о всеобъемлющей перспективе Интернета вещей (IoT) во всех сферах деятельности человека?

Сергей Старик

Советник генерального директора ФГУП “МОРСВЯЗЬСПУТНИК”

– Практическое использование решений IoT/M2M в реальной деятельности человека будет расти из года в год. Темпы такого роста прогнозируются в радужных красках. Однако в реальности стоимость услуг, стоимость оборудования и ряд технологических проблем сдерживают бурный рост Интернета вещей. Каждое решение Интернета вещей тесно связано с организацией интерфейса “событие – принятие решения”, а это добавляет проблемы с разработкой достаточно сложных программных продуктов. Постепенное снижение стоимости решений, увеличение сроков автономной работы устройств, удачные программные продукты будут постепенно разогревать рынок. Если коротко, то рост рынка есть и он будет увеличиваться по мере решения технических и организационных проблем. Совсем коротко – умеренный оптимизм.

Андрей

Скородумов

Заведующий кафедрой Московского технического университета связи и информатики, д.т.н.

– Здесь необходимо отметить, что задолго до появления многочисленных публикаций в прессе Международный Союз Электросвязи (МСЭ) и международное экспертное сообщество прошли достаточно длинный путь от понимания и разработки технологий обмена данными М2М в направлении внедрения нового вида услуг межмашинных коммуникаций, реализуемых в сетях Интернета вещей (IoT), которые в дополнение к традиционным сервисам стали неотъемлемой частью новейших технологий сетей подвижной связи 4-го и 5-го поколений. Интернет вещей в сочетании с возможностью обеспечения мобильности и глобальности обслуживания уже сегодня изменяет качество нашей жизни, профессиональной и творческой деятельности: так, в настоящее время число подключенных устройств более чем в четыре раза превышает общую численность человечества. В дальнейшем же предполагается переход к сетям Интернета Всего (IoE), которые будут охватывать, по сути, весь физический мир: не только людей и вещи,но и процессы и данные. К 2025 г., по прогнозу МСЭ, в сетях IoE ожидается наличие уже более 50 млрд зарегистрированных устройств, а трафик вырастет с 2020 по 2030 г. более чем в 100 раз. Поэтому можно согласиться с утверждением о всепроникающем влиянии IoT/IoE на все сферы жизни и деятельности человека уже в ближайшем будущем. Не поняла, зачем кавычки - оставила их.

Калью

Кукк

Главный эксперт ОАО МНИТИ, д.т.н., профессор

– Прародительницей Интернета вещей (IoT) является хорошо всем известная “комплексная автоматизация”, которая родилась в недрах промышленности на некоторых замкнутых площадях (заводы-автоматы, цеха-автоматы). Сегодняшние телекоммуникационные технологии, связанные с Интернетом, широким распространением беспроводного доступа и достижениями в микроэлектронике, открывают перед M2M новые перспективы. Больше того, в наше время стало возможным масштабно распространить эту “автоматизацию” на бытовую область (умный дом, медицина и др.). То есть будущее вырисовывается впечатляющее.
Что же мешает приблизить эти перспективы? Во-первых, это отсутствие безопасной экосистемы IoT. И это самое главное. Во-вторых, отсутствие стандартов IoT, пускай даже не единых, а также отсутствие сегодня у населения однообразных датчиков (электросчетчиков, водоснабжения, газоснабжения). А ведь с этого начинается умный дом.

Михаил Чуфаров
Ведущий инженер ООО “Истар”
– Эти заявления показали и продолжают подтверждать свою правдивость. Актуальность IoT c течением времени растет. Миллионы подключенных к Интернету устройств наглядно показывают интеграцию IoT в нашу деятельность. Это направление входит в нашу жизнь как составляющая качества товаров и услуг и продолжает наращивать свое присутствие.

Валерий Шубин

Президент ассоциации инженерных компаний СИТЭС, к.т.н.

– К сожалению, во многих публикациях в прессе часто содержатся общие рекламные заявления. Научные статьи по этой теме в основном относятся к зарубежным публикациям. Видимо, наша вузовская наука еще не имеет тематических исследований в этом направлении. Но жизнь движется, и стремление к новым формам экономического бытия действительно постепенно проникает во все сферы деятельности человека. Несомненно, что без технологий IоT реализация идеи цифровой экономики невозможна.

Мухаммад Фуркан

Аналитик, Австралия

– Специальные системы связи для управления и контроля “вещей” (M2M/IoT) существуют давно. Сегодня системы IoT ориентированы на интеллектуальные устройства личного, коммерческого, промышленного и государственного использования и взамосвязаны с глобальной сетью общедоступного Интернета. Современные интеллектуальные устройства, которые продолжают активно развиваться, передают гораздо больше данных, чем традиционные “машины” M2M. Существуют определенные проблемы в отношении конфиденциальности и безопасности IoT, но сопряжение устройств в глобальной сети устраняет большие капитальные и операционные затраты.

IoT является неизбежным будущим и вскоре станет необходимостью повседневной жизни благодаря все развивающимся технологиям, которые охватывают почти все вещи.

– Какие технологии (сотовые сети или сети LPWAN) станут основой IoT?Сергей Старик

– Технология организации каналов связи для устройств IoT/M2M зависит от характера приложений и места установки устройств IoT/M2M. В зонах действия сетей GSM, безусловно, будут преобладать устройства на основе каналов GSM. Вне зон действия GSM-сетей и для большого числа подвижных объектов предпочтительным решением являются каналы спутниковой связи. Для критически важных объектов/процессов, приложений, связанных с организацией работы в случаях стихийных бедствий/чрезвычайных ситуаций, наличие спутникового канала связи является жизненной необходимостью. Сети GSM слишком подвержены внешним воздействиям, включая искусственное подавление сигналов связи.

Андрей Скородумов

– Можно предположить, что в складывающейся сегодня архитектуре IoT сети LPWAN, в том числе LP – GWAN, реализованные с использованием спутниковых технологий LP – GWAN, будут выступать в качестве взаимодополняющих к сетям сотовой связи (NB – IoT), формируя тем самым глобальный охват всей поверхности Земли при одновременном обеспечении мобильности коммуникаций в любом месте в любое время независимо от скорости перемещения тех или иных обслуживаемых объектов.

Калью Кукк

– Сети LPWAN будут не основой, а составной частью IoT.

Михаил Чуфаров

– В свете широкого распространения IoT основными технологиями передачи данных будут наиболее дешевые и широко распространенные. В этом аспекте сотовые сети выглядят более перспективными.

Валерий Шубин

– Сегодня на международном рынке наблюдается борьба технологий IoT. Постепенно формируются так называемые альянсы, которые образуют компании, поддерживающие ту либо иную технологию с целью ее международного продвижения и признания. Какого-то одного “победителя” не будет, поскольку рынок IoT чрезвычайно разнообразен. Можно предположить, что по числу подключений основной объем займут сотовые операторы, которые активно развивают сети 4G в мегаполисах.

Мухаммад Фуркан

– Эта проблема может быть решена путем введения дополнительных точек доступа для работы в качестве локальных маршрутизаторов, к которым, в свою очередь, подключены напрямую основные точки доступа или даже несколько точек доступа. Беспроводные маршрутизаторы/коммутаторы, установленные в наших домах, выполняют функции сбора данных, но это необходимо сделать еще на более высоком уровне. Наши карманные устройства должны быть модифицированы для того, чтобы быть маршрутизаторами уровня OSI-3 или даже более высокого уровня, к которым подключены другие устройства; например, смарт-автомобили, носимые гаджеты, камеры приборной панели, устройства видеопотока, навигаторы могут быть подключены к карманному устройству при использовании единой SIM-карты подключения к любой беспроводной сети.

– Имеется ли место на рынке IoT для спутниковых технологий и спутниковых систем?

Сергей Старик

– Вопрос имеет однозначный ответ – ДА. Не забываем, что всего лишь 10% поверхности Земли охвачены сетями GSM.

Андрей Скородумов

– С учетом возможности глобального покрытия земной поверхности и наличия задач по непрерывному обеспечению коммуникаций в области М2М/IoT независимо от местоположения обслуживаемых объектов и скорости их передвижения использование спутниковых технологий в целом ряде случаев является не только перспективным, но и единственно возможным способом коммуникации для предоставления сервисов М2М/IoT.

Калью Кукк

– Небольшая ниша для спутниковых технологий, безусловно, есть, особенно для широкополосных сигналов в сети IoT.

Михаил Чуфаров

– Безусловно, спутниковые технологии передачи данных найдут свою нишу для IoT, прежде всего для промышленных объектов. Особенно широко это видится в энергетике, нефтегазовой отрасли, где на базе нашей инновационной технологии мы предлагаем эффективные и надежные решения. У нас уже накоплен достаточно большой практический опыт строительства таких сетей в различных регионах мира.

Также, например, морской VSAT является отличным кандидатом на место основной технологии для IoT. На базе нашей технологии развернута сеть в Азии с более чем 4000 судов.

Валерий Шубин
– Спутниковые системы для рынка IoT – это нишевая структура. Но может оказаться так, что без спутниковых технологий невозможно будет масштабировать наземные сети LPWAN. Но пока это задача будущего, поскольку сегодня операторы LPWAN и без спутниковых технологий имеют необъятное поле для деятельности. Однако начинать создавать спутниковые системы, адаптированные для задач IoT, целесообразно сегодня. Если посмотреть на географическую карту России, то очевидно, что без спутниковых технологий в будущем не обойтись, особенно если стоит задача развития арктических регионов.

Мухаммад Фуркан
– Учитывая очевидную будущую эволюцию мобильной связи 6-го и 7-го поколений на основе спутников для глобальных и воздушных коммуникаций, современные и будущие сети IoT будут в значительной степени полагаться на спутниковые коммуникации. Мы уже стали свидетелями важности спутников для IoT в морских и воздушных коммуникациях, для навигации, мониторинга, персональной коммуникации и даже развлечений до уровня потоковой передачи HD-видео. Учитывая, что в наземных устройствах наблюдается экспоненциальное увеличение передачи данных, использование спутниковых сетей для масштабирования соединяющих IoT станет неизбежным.
Будущие группировки LEO-HTS, которые уже могут содержать около 10 тыс. спутников, достигнут уровня магистралей для IoT. Это может свершиться благодаря особым интересам знаменитостей-миллиардеров, таких как Джефф Безос, Элон Маск и Ричард Брэнсон, в области спутниковых и космических технологий, за которыми следуют технологические гиганты типа Qualcomm, Amazon, Samsung, которые создают спутниковые технологии, более надежные для будущих сетей связи, включая IoT.

– Какие спутниковые технологии (HTS, LEO-HTS или целевые системы M2M/IoT) наиболее приемлемы в перспективе для рынка IoT?

Сергей Старик
– Спутниковые технологии для услуг IoT/M2M развиваются гармонично. Нельзя ожидать, что одна технология организации спутниковых каналов связи сможет удовлетворить все потребности рынка IoT/M2M-услуг. Слишком разные приложения собраны под шапкой услуг IoT/М2М. Время доставки, требуемая скорость передачи, объем передаваемых данных, стационарное питание оборудования или его автономное использование, мобильный или неподвижный объект, географическое местоположение объекта, требования к защищенности от внешних воздействий и ряд других критериев определяют выбор спутниковой технологии для реализации конкретного проекта.

Андрей Скородумов
– Благодаря известным преимуществам (глобальность покрытия, высокий энергетический потенциал, минимальное ослабление сигнала, относительно малое время задержки сигнала и др.) представляется, что наиболее перспективными будут низкоорбитальные спутниковые системы, разработанные специально для целей предоставления сервисов М2М/IoT.

Калью Кукк
– Ни HTS, ни LEO-HTS не являются оптимальными вариантами для системы M2M/IoT. Скорее всего, нужны целевые КА.

Михаил Чуфаров
– HTS-спутники, на мой взгляд, сейчас вне конкуренции в области развития спутниковых технологий, поэтому они видятся наиболее приемлемыми в ближайшей перспективе.

Валерий Шубин
– Каждая спутниковая технология имеет свои задачи и создавалась для их решения. Системы HTS и LEO-HTS ориентированы на задачи широкополосного доступа в диапазонах Ku/Ka/V. Сложно себе представить, что можно создать дешевые датчики и системы IoT на основе этих технологий. Видимо, создание целевой спутниковой системы M2M/IoT является более продуктивным, если такая система будет интегрирована с наземными сетями LPWAN, в том числе и в части диапазонов частот.

Мухаммад Фуркан
– Как традиционные, так и будущие спутниковые сети LEO-HTS будут использоваться для различных приложений IoT. Системы с более низкими требованиями к скорости передачи данных, незначительной задержкой, защищенные выделенными линиями связи, и с большей площадью покрытия будут использовать спутниковые сети GEO (традиционные или HTS) для таких сегментов, как оборона, сельское хозяйство, морские перевозки, прогноз погоды, трансляция, в первую очередь с учетом более низкого OPEX. Принимая во внимание то, что ряд задач требует более высоких скоростей передачи данных и более низкой задержки, такие сегменты, как умные автомобили, лазерная связь, здравоохранение и т. д., будут ориентироваться на сети LEO-HTS.

– Нужно ли российским федеральным службам стимулировать развитие спутниковых технологий для задач IoT и как?

Сергей Старик
– К сожалению, в настоящее время российские компании, вовлеченные в сферу IoT/M2M-услуг, вынуждены в основном опираться на зарубежных поставщиков услуг связи для устройств М2М. Единственная отечественная система связи, которая используется в приложениях IoT/M2M, – “Гонец” – находит своего покупателя. Однако в силу разнообразия приложений и требований к решениям М2М эта система не в состоянии удовлетворить все потребности отечественного рынка услуг IoT/М2М. Российские федеральные службы могли бы стимулировать развитие спутниковых технологий для приложений IoT/М2M путем поддержки организаций, компаний, студенческих конструкторских бюро, занятых в проектах IoT/М2М. Учитывая зарубежный опыт создания космических аппаратов для приложений IoT/M2M на базе микроспутников, задача может быть решена амбициозным малым предприятием или студенческим конструкторским бюро. Но и спрашивать надо не по отчетам, а по реальным результатам работы.

Андрей Скородумов
– Способствовать развитию перспективных технологий – важнейшая задача российских органов государственного регулирования, в том числе – в области связи и инфокоммуникаций. Своевременное решение актуальных задач по совершенствованию нормативно-правовой базы, порядка и правил лицензирования, радиочастотного обеспечения и межсетевого взаимодействия, безусловно, содействовали бы ускоренному внедрению спутниковых сетей М2М/IoT, а значит и развитию рынка услуг М2М/IoT в целом.

Калью Кукк
– Если эта технология эффективна, то нужно. Но что понимать под стимулированием?

Михаил Чуфаров
– Любая поддержка со стороны федеральных служб была бы полезна для любой технологии, и спутниковая технология здесь не исключение. Наличие такой поддержки может стимулировать развитие технологии и придать новый толчок повышению качества, надежности и массовости технологии.
Стимулирование посредством создания спроса на спутниковые решения видится наиболее верным и логичным в текущих условиях.

Валерий Шубин
– Есть государственные задачи развития страны. Одна из таких задач – освоение арктических регионов. Применение геостационарных спутников в высоких широтах ограничено и/или нерентабельно. Естественно, что для решения задачи необходимо создание специальных спутниковых систем, в частности для формирования информационного пространства M2M/IoT. Соответственно, в федеральных программах такие задачи должны быть сформулированы не на уровне лозунгов, а более конкретно.

Мухаммад Фуркан
– Операторы мобильной сети (MNO) и интернет-провайдеры (ISP) уже рекламируют свои услуги IoT в виде смарт-офисов, умных домов и т.д. Они имеют ограничения из-за лицензий, которые получили от регулирующих органов соответствующих правительств. Они преодолевают эти ограничения, создавая совместные предприятия или делая приобретения для обеспечения бесшовных услуг. Традиционные спутниковые сетевые операторы не столь активны, и сети LEO-HTS еще впереди.
Правительства стран с большими территориями, низкой плотностью населения и/или имеющие несколько островов, безусловно, должны привлекать спутниковые технологии для развертывании IoT для сельского хозяйства, образования, здравоохранения, борьбы со стихийными бедствиями, транспортировки и военного использования. Это поможет в автоматизации многих государственных и общественных систем и положительно повлияет на параметры национальной экономики. Правительствам необходимо инициировать эти планы путем разработки политики и регулирования всех заинтересованных сторон. Это нужно делать быстрее, чем идет традиционный рабочий процесс правительства, иначе периферийные регионы, как обычно, будут отставать от городского населения.

– Целесообразно ли создавать свои уникальные российские технологии для сетей LPWAN и/или для спутниковых сетей M2M/IoT? Или есть смысл применять уже отработанные решения на массовом рынке и адаптировать их для спутниковых технологий?

Сергей Старик
– Следует признать, что масса зарубежных и отечественных компаний вовлечены в сферу разработки/оказания услуг спутниковых сетей M2M/IoT. Уже накоплен значительный опыт работы для создания приложений IoT/М2М. Уже создаются сети LPWAN с использованием спутниковых сетей. Наиболее логично – быть частью общего процесса строительства стандартов и внести свой вклад в стандартизацию и унификацию решений. Задаться целью создать свою уникальную технологию – малопродуктивно. Своя уникальная технология может появиться на основе имеющегося опыта и разработок, дающих качественный скачок и вносящих значительный вклад в развитие IoT/М2М-технологий.

Андрей Скородумов
– С учетом глобализации рынка М2М/IoT и соответствующей перспективы успешного внедрения и распространения разрабатываемых стандартов самостоятельная разработка уникальных российских технологий вряд ли может иметь коммерческий успех. С другой стороны, представляется целесообразным активное участие российских специалистов в работе международных организаций по стандартизации технологий в области предоставления услуг в сетях М2М/IoT.
С учетом ускоренного, повсеместного и массового внедрения новейших технологий сотовой связи имеет большое значение использование наработанных технических решений и в спутниковых системах, особенно связанных с телекоммуникациями, создавая тем самым наиболее благоприятные условия для взаимодополняющего развития сетей спутниковой и сотовой связи.

Калью Кукк
– Да, целесообразно. Поскольку создание единой технологии, тем более для промышленного IoT, маловероятно.

Михаил Чуфаров
– В целом массовых отработанных решений много представлено на рынке, и большинство потребностей они в состоянии удовлетворить. Однако я думаю, что создание уникальных технологий, направленных на решение конкретных актуальных задач, всегда найдет свое применение в той или иной сфере деятельности.
Вместе с этим в условиях нашей страны уникальными и очень нужными могут считаться технологии, направленные на решение сложных задач, связанных с климатическими особенностями некоторых регионов, транспортными ограничениями и пр. Например, наш совместный опыт с ОАО “Газпром Космические Системы” в условиях Арктики по созданию системы автоматического управления заслонками газопроводов, когда наша технология была выбрана благодаря высокой надежности и беспрецедентно низкому энергопотреблению, позволил создать устройства, работающие в необслуживаемом режиме более года.

Валерий Шубин
– Здесь нет однозначного ответа. Но понятно, что невозможно все развивать внутри России и на этой основе пытаться конкурировать со всем миром. Необходимо определить ключевые технологии, которые должны следовать из конкретных задач. В основу целесообразно заложить принцип не импортозамещения, а импортонезависимости и импортобезопасности. То есть использовать, например, зарубежные наработки и элементную базу при условии, что никакие внешние геополитические факторы не смогут повлиять на работу систем, созданных на основе или с применением зарубежных комплектующих.

Мухаммад Фуркан
– Более полувека технология спутниковой связи не развивалась такими же темпами, как ее наземные аналоги. Причина в том, что взаимодействие наземных сетей (проводных и беспроводных) использует межсетевое взаимодействие для формирования общедоступных сетей в форме PSTN и Cloud. Специальные VPN можно создавать в тех же общедоступных сетях. Можно использовать любое устройство, сеть, регион и легко обмениваться информацией с кем-либо.
Традиционные спутниковые сети GEO работают только на физическом уровне модели OSI и должны полагаться на наземные сети на обоих концах спутниковых каналов. С приходом LEO-HTS сценарий будет полностью изменен; конечные пользователи будут напрямую связываться со спутниками до уровня приложения модели OSI. Спутниковая связь также должна развиваться в соответствии с развитием технологий наземных сетей. Концепция “гибридной сети GEO-LEO Multigrid” может быть полностью независимой внеземной сетью.

Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2018