«Интернетом вещей» называют странную индустрию. По правде говоря, это вовсе не индустрия, а набор технологий, актуальных практически для любой отрасли. Основная идея интернета вещей заключается в том, что мы потратили десятилетия на создание сетей и возможностей подключения для ПК и смартфонов, которые становятся все быстрее, дешевле и повсеместнее, и теперь мы можем перепрофилировать эти сетевые технологии для «вещей» (т. е. всего, что не является смартфоном или ПК).

На заре интернета вещей «вещами», которые мы подключали, были потребительские товары — аналоги Nest, компании, переосмысливающие каждый продукт в вашем доме. Некоторые из этих продуктов были великолепны! Другие — ужасны. Умный дом на данном этапе развития уже достаточно устоялся; у большинства американцев дома есть хотя бы один голосовой помощник, а некогда нишевые продукты, такие как умные замки, камеры видеонаблюдения и подключенные лампочки, теперь стали мейнстримом.

В последующие годы за ними последовали промышленные продукты. Большинство клиентов Particle сегодня подключают такие вещи, как датчики метана или сельскохозяйственное оборудование — менее яркие, менее заметные, но более ценные. Наши клиенты управляют ливневыми системами в крупных городах по всему миру, контролируют и мониторят медицинское оборудование, а также обеспечивают эффективное производство и потребление энергии с меньшим воздействием на климат. Наши клиенты спасают мир, и поддерживать их достижения очень волнительно.

Чем более «промышленными» становятся наши клиенты, тем дальше от цивилизации нам приходится обеспечивать связь. Это было легко:

Это было немного сложнее:

Здесь мы раздвигаем границы возможного:

Каждый наш клиент ищет беспроводную технологию, которая «работает везде». Мы тоже ее искали. И я рад объявить, что мы…

Нет, шучу. Не существует беспроводной технологии, которая работает везде. Ее просто не существует.

LTE — это максимум, к чему можно приблизиться. Наши клиенты, использующие Wi-Fi, обычно видят «показатель подключений» (процент подключенных устройств) менее 25%, потому что большинство потребителей невозможно заставить подключать вещи к своей сети. Наши клиенты с LTE могут получить показатель подключений до 85% из-за повсеместного распространения сетей LTE (и того факта, что никому не нужно вводить пароль от Wi-Fi). Но те оставшиеся 15% устройств находятся в подвалах, шахтах лифтов или в Пермском бассейне.

Проще говоря: телекоммуникационные компании ставят вышки сотовой связи там, где есть люди, а некоторые машины отправляются туда, куда люди не ходят.

Так что же делать, если вы хотите достичь 100% подключений?

Существуют и другие беспроводные технологии. Есть спутниковые сети, которые могут достигать отдаленных мест, но они не работают в помещении. Есть сети Sub-GHz, такие как LoRaWAN, которые могут глубже проникать в здания, но они работают только там, где подключены шлюзы. Ни один радиомодуль не может превысить отметку в 85%.

Ну, а как насчет всех радиомодулей сразу?

Вот это, друзья мои, мы можем сделать.

Представляем: многорадиомодульные сети

Я рад объявить о новейшей сетевой функции Particle: многорадиомодульных сетях. До сих пор каждое устройство Particle имело одно подключение к нашему облачному сервису через тот радиомодуль беспроводной связи, который был встроен в продукт (Wi-Fi или LTE). Теперь Particle добавляет поддержку нескольких радиомодулей в одном устройстве, что дает вам два главных преимущества:

Сетевое разнообразие с помощью одного продукта: клиентам, которым необходимо подключаться к сетям разных типов в различных средах, обычно требуется создавать разные версии своих продуктов, каждая из которых оснащена собственным радиомодулем и работает на своем программном обеспечении. Продукты Particle с несколькими радиомодулями позволяют использовать единый продукт, который может подключаться к любой доступной беспроводной сети при настройке и установке продукта, даже если вы заранее не знаете, какие сети будут доступны.
Сетевое резервирование и переключение при отказе: устройства могут подключаться к нескольким сетям одновременно, а Particle будет управлять сетевой инфраструктурой, чтобы гарантировать, что каждый Particle.publish() доберется до места назначения независимо от того, как подключено устройство. Если предпочитаемая сеть исчезает, устройство автоматически переключается на резервную сеть — затем на третью и четвертую, пока данные не пробьются в облако.

Погодите-ка… на третью? Четвертую? Сколько сетей будет поддерживать Particle?

Большая четверка: Wi-Fi, сотовая связь, спутниковая связь и LoRaWAN

В настоящее время Particle поддерживает два основных беспроводных радиомодуля: Wi-Fi и сотовую связь. Эти две радиотехнологии обеспечивают колоссальное покрытие; 95% людей на планете имеют доступ к одной из этих двух сетей. Это очень много.

Но устройства интернета вещей иногда устанавливают в местах, куда люди ходят нечасто, что создает два распространенных сетевых пробела:

Устройства в удаленных районах: датчики метана в нефтегазовой сфере, лодки, экологические датчики в лесистой местности
Устройства в замкнутых пространствах: котельные, шахты лифтов, подвалы, шахты

Ни один отдельный радиомодуль не покрывает оба этих пробела. Но если мы добавим еще два радиомодуля, мы сможем добиться полного покрытия. Эти два радиомодуля — спутниковая связь и LoRaWAN.

Спутниковая связь

Спутниковые сети (также известные как «неназемные сети» или NTN) не являются чем-то новым, и продукты IoT уже много лет могут подключаться к спутниковым сетям. Однако существующие спутниковые сети имеют несколько серьезных проблем:

Модули удручающе дороги (от 150 долларов и выше)
Услуга удручающе дорога (15–30 долларов в месяц)
Они очень энергоемкие (максимальная мощность 7,5 Вт)

В результате спутниковый интернет вещей распространен не так широко, как мог бы; спутниковыми сетями пользуются те клиенты, которым они нужны отчаянно.

Мы уже некоторое время следим за индустрией спутниковой связи в надежде увидеть какие-то инновации в этой области, которые сделают эти сети жизнеспособными для наших клиентов. Наконец, это свершилось: 3GPP (организация по стандартизации в мире телекоммуникаций) определила стандарт для связи IoT через спутники NTN, который позволяет существующим кремниевым чипам IoT использовать их с относительно небольшими доработками.

Мы рады сотрудничать с нашими партнерами по производству кремниевых чипов — компаниями Qualcomm (производящей базовые кремниевые чипы для сотовой связи) и Quectel (производящей наши сотовые модули), которые входят в число первых компаний, внедривших свои новые кремниевые чипы для спутников NTN; Qualcomm и Quectel являются лидерами рынка, которые активно инвестируют в эту область, чтобы поднять спутниковую связь в воздух (каламбур про космос!), и мы гордимся тем, что работаем с лучшими специалистами в этой сфере.

Мы также рады завязать новые отношения со Skylo, оператором спутниковой связи, который возглавляет работу по внедрению NTN для интернета вещей. Skylo работает с такими компаниями, как Viasat и Ligado, у которых уже есть спутники на орбите, что позволяет им быстро развернуть глобальную сеть без запуска новых спутников в космос. В настоящее время они работают в Северной Америке и Западной Европе, а в скором времени планируется глобальное расширение.

Благодаря партнерству с этими технологическими компаниями мирового уровня мы сможем предоставить нашим клиентам надежную и безопасную спутниковую связь за малую часть цены и энергопотребления предыдущих сетей.

LoRaWAN

Спутниковая связь заполнит важный пробел в нашем портфолио для устройств, находящихся «в полевых условиях» — в местах, достаточно удаленных от населенных пунктов, где нет качественного сотового сигнала. Но остаются и другие пробелы — устройства в зданиях, подвалах и других труднодоступных средах, где обычно отсутствует радиопокрытие.

И здесь у нас появляется еще одно радио для интеграции — радиомодуль LoRa, в котором мы используем протокол связи LoRaWAN, предназначенный для «неприхотливых сетей большой дальности» (Low Power Wide Area Networks, LPWAN).

Что означает вся эта терминология?

LPWAN — это категория беспроводных радиосистем, привлекающая все больше внимания за последние несколько лет. В целом, целью было создание энергоэффективных и недорогих беспроводных сетей, специально разработанных для IoT-приложений, охватывающих большие территории. Существует ряд конкурирующих технологий LPWAN, таких как Sigfox, NB-IoT, Amazon Sidewalk и LoRaWAN; хотя каждая из них имеет свое назначение, победителем вышел именно LoRaWAN.

Что отличает LoRaWAN, помимо выдающихся возможностей радиотехнологии LoRa (Long Range), так это разработка его протокола для стандартизации связи между устройствами и шлюзами. Этот дизайн в равной степени подходит как для публичных сетей, к которым может присоединиться каждый, так и для частных сетей, которые вы можете исключительно контролировать и администрировать. Кроме того, сети LoRaWAN обладают способностью «пиринга», безопасно обмениваясь данными между собой. Эта функция обеспечивает широкий охват, доступный везде, где есть существующий шлюз, или посредством установки собственного шлюза, создавая федеративную сеть, которая легко объединяет публичные и частные шлюзы.

Благодаря этому LoRaWAN особенно хорошо подходит для сетей, предназначенных для покрытия здания, кампуса или рабочей площадки, поскольку один шлюз может легко охватить каждый уголок объекта, и хотя этот шлюз может быть настроен для конкретного применения, к нему можно подключать другие устройства для расширения его функциональности с течением времени.

Чтобы предоставить вам самый широкий спектр возможностей, мы рады объявить о партнерстве с тремя различными операторами сетей LoRaWAN, каждый из которых имеет свою специализацию.

Helium

Helium — это децентрализованная сеть LoRaWAN, где любой желающий может установить шлюз Helium (называемый Hotspot) и добавить его в сеть Helium. Хотспоты получают вознаграждения за предоставление беспроводного покрытия и передачу данных для совместимых с LoRaWAN датчиков в этом районе.

С 2019 года сообщество Helium развернуло сотни тысяч хотспотов Helium по всему миру, преимущественно в густонаселенных районах; 80% населения США находится в зоне действия хотспота Helium.

Helium — отличная сеть для интеграции с нашими сотовыми и спутниковыми сетями, поскольку она обеспечивает резервирование сети и вариант с низким энергопотреблением для устройств, работающих от батарей.

The Things Industries

The Things Industries предоставляет, пожалуй, самый широко используемый сервер сети LoRaWAN, поддерживающий более 1,5 миллиона устройств LoRaWAN по всему миру. Они стали одним из главных центров сообщества LoRaWAN, особенно в Европе, а The Things Stack и The Things Stack Cloud превратились в де-факто стандарт для компаний, которые хотят управлять собственной сетью LoRaWAN и стремятся задействовать глобальное сообщество разработчиков вокруг The Things Network.

Comcast’s MachineQ

MachineQ предлагает выделенные сети LoRaWAN для корпоративных клиентов, которые не хотят управлять своей сетью LoRaWAN и предпочитают переложить эту сложность на кого-то другого; они обслуживают 300 миллионов квадратных футов частного сетевого покрытия и 500 000 устройств для глобальных сетей ресторанов быстрого питания, фармацевтических компаний и гостиничных брендов. Сеть MachineQ обеспечивается соглашением SLA, они предоставляют поддержку корпоративного уровня, а благодаря принадлежности к Comcast у них есть опыт и ресурсы для установки шлюзов и устройств на объектах с использованием внутренних или внешних шлюзов, что представляет собой практичное решение для создания беспроводной сети там, ее еще нет.

Представляем портфолио устройств серии M

Очевидно, что если мы собираемся поддерживать всю эту многорадиомодульную концепцию, нам потребуется портфолио устройств, созданных для ее поддержки. Итак, встречайте: портфолио устройств серии M.

Серия M представлена в трех различных форм-факторах: M-SoM, наш «система-на-модуле» для встраивания многорадиомодульной связи в ваши устройства; Muon, наша многорадиомодульная плата разработки для быстрого прототипирования, и Monitor M, наш многорадиомодульный промышленный шлюз. Каждый из этих продуктов самодостаточен, но в качестве портфолио они обеспечивают самый плавный путь от «прототипа до производства», позволяя перейти от собранного вручную прототипа к шлюзу промышленного класса за считанные дни.

Многорадиомодульная система-на-модуле M-SoM

M-SoM — это сердце нашего портфолио устройств серии M. Как и предыдущее поколение сотовых SoM, это модуль форм-фактора M.2 размером примерно с большую почтовую марку. Как и более свежие P2 и Photon 2, это продукт «4-го поколения», поэтому он включает в себя современный высокопроизводительный микроконтроллер (200 МГц Cortex-M33 с 16 МБ флеш-памяти и 4,5 МБ ОЗУ) с технологией Arm TrustZone, безопасной загрузкой и возможностью запуска моделей Edge ML в сочетании с лучшим в своем классе модулем связи Quectel.

Мы будем выпускать три разные версии M-SoM в зависимости от ваших потребностей в связи:

M404: LTE-M + резерв 2G + двухдиапазонный Wi-Fi
M524: LTE Cat 1 + двухдиапазонный Wi-Fi
M635: LTE-M + резерв 2G + двухдиапазонный Wi-Fi + спутниковая связь NTN

Все три модуля M-SoM также оснащены встроенным GNSS для трекинга и поддерживают наш сервис Location Fusion, который обеспечивает точное определение местоположения, объединяя данные GNSS, триангуляцию базовых станций сотовой связи и геолокацию по Wi-Fi.

Muon: новейшая отладочная плата от Particle

Muon — это наша новейшая отладочная плата, использующая новый форм-фактор — плату-носитель размером с кредитную карту со встроенным M-SoM. Таким образом, Muon — это не просто отладочная плата, это еще и эталонный дизайн интеграции M-SoM в вашу собственную электронику.

Muon добавляет модуль LoRa, а также другие компоненты для ускорения разработки:

Интерфейс карты расширения, который расширяет линии ввода-вывода M-SoM через набор гнездовых разъемов.
Разъем Qwiic, обеспечивающий легкую интеграцию с сотнями совместимых с Qwiic аксессуаров.
Систему управления питанием, поддерживающую широкий спектр источников питания, таких как USB-C с Power Delivery (PD), клеммную колодку для прямого подключения источников питания (5-12 В) и трехконтактный разъем JST для аккумулятора LiPo (схема зарядки встроена!).

Интерфейс платы расширения отлично подходит для прототипирования с помощью перемычек, но больше всего мы воодушевлены созданием открытого стандарта, аналогичного Raspberry Pi HATs и платам расширения Arduino для датчиков, актуаторов, дисплеев и других аксессуаров. Мы будем выпускать собственные платы расширения, а также сотрудничать с другими компаниями для развития экосистемы платок расширения. И вы, конечно же, можете разработать собственную; мы ожидаем, что многие наши клиенты смогут выводить на рынок надежные и прочные продукты, используя Muon и специализированную плату расширения.

На самом деле, допустим, вы хотите сделать именно это — но вам нужен корпус для монтажа, а также датчики, периферийные устройства, силовые кабели и антенны, выведенные наружу с помощью кабеля. Разве не было бы здорово, если бы существовал простой и понятный путь для этого?

От Muon к Monitor One: самый быстрый путь от прототипа до производства

Несколько месяцев назад компания Particle начала поставлять Monitor One, наш шлюз для промышленного оборудования, чтобы ускорить разработку для наших многочисленных клиентов, чья продукция имеет форму «заказной электроники в корпусе с кабелем». Теперь мы модернизируем этот шлюз, чтобы интегрировать в него Muon, благодаря чему клиент сможет купить Muon, взять правильную плату расширения, поместить ее в корпус и отправить клиентам.

Такая «стекируемая» конструкция предоставляет нашим клиентам максимально быстрый путь от прототипа первого дня до высококачественного и надежного продукта, развернутого «в поле».

Заинтересованы в продукте на базе Monitor One? Свяжитесь с нашим отделом продаж.

Начните всего с 49 долларов

Если вы хотите опробовать портфолио мультимодульной связи от Particle, проще всего начать с предзаказа Muon, который может стать вашим всего за 49 долларов. Мы начнем поставки модулей Muon с поддержкой Wi-Fi + сотовая связь + LoRaWAN во втором квартале, а модулей Wi-Fi + сотовая связь + спутник + LoRaWAN — в третьем квартале.

Если вы не можете ждать или вы являетесь существующим клиентом B-SoM, желающим перейти на M-SoM, у нас уже сегодня есть инженерные образцы M-SoM для оценки; пожалуйста, свяжитесь с нашим отделом продаж, чтобы узнать больше.