«Интернет вещей» — странная индустрия. По правде говоря, это вообще не индустрия; это набор технологий, которые применимы практически к любой сфере. Базовая предпосылка Интернета вещей заключается в том, что мы десятилетиями строили сети и связь для ПК и смартфонов, которые становятся все быстрее, дешевле и вездесущее, и мы можем перепрофилировать эти сетевые технологии для «вещей» (т. е. всего, кроме смартфонов и 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 были ужасны. Умный дом на данный момент развит довольно хорошо; у большинства американцев дома есть хотя бы один голосовой помощник, а некогда нишевые продукты, такие как умные замки, камеры безопасности и подключенные лампочки, теперь стали мейнстримом.

В последующие годы промышленные товары последовали этому примеру. Большинство клиентов Particle в настоящее время подключают такие вещи, как датчики метана или сельскохозяйственное оборудование — менее привлекательные, 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 мы рады поддерживать их достижения.

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:

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 примерно то, что ближе всего к этому. Наши клиенты, использующие Wi-Fi, обычно видят коэффициент подключения (процент подключенных устройств) менее 25%, потому что большинство потребителей невозможно убедить подключить вещи к своей сети. Наши клиенты LTE могут получить до 85% коэффициента подключения благодаря повсеместному распространению сетей LTE (и тому факту, что никому не нужно вводить пароль от Wi-Fi). Но последние 15% устройств находятся в подвалах, шахтах лифтов или Пермском бассейне.

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

И что же делать, если вы хотите достичь 100% коэффициента подключения?

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

Ну, а как насчет всех радиомодулей сразу?

Вот это, друзья мои, мы можем сделать.

Представляем: многомодульные радиосети

Я рад объявить о новейшей сетевой функции Particle: многомодульных радиосетях. До сих пор каждое устройство Particle имело одно подключение к нашему облачному сервису через тот беспроводной радиомодуль, 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 в одном продукте: клиентам, которым необходимо подключаться к сетям разных типов в различных средах, обычно требуется создавать разные версии своих продуктов, каждая из которых оснащена отдельным радиомодулем и работает на своем программном обеспечении. Продукты Particle с несколькими радиомодулями позволяют использовать одно устройство, которое может подключаться к любой доступной беспроводной сети при настройке и установке, даже если вы заранее не знаете, какие сети будут доступны.

Сетевое резервирование и переключение при сбоях: устройства могут подключаться к нескольким сетям одновременно, и Particle будет управлять сетевой инфраструктурой, чтобы гарантировать, что каждый вызов Particle.publish() достигнет своего пункта назначения независимо от того, как подключено устройство. Если предпочтительная сеть исчезнет, устройство автоматически переключится на резервную сеть — а затем на третью и четвертую, пока данные не пройдут в облако.

Погодите-ка… 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 огромную зону покрытия: 95% людей на планете имеют доступ к одной из этих двух сетей. Это очень много.

Но устройства Интернета вещей иногда устанавливаются в местах, куда люди ходят нечасто, что создает два распространенных пробела в сети:

Удаленные устройства: датчики метана в нефтегазовой отрасли, лодки, экологические датчики в лесных массивах

Устройства в замкнутых пространствах: котельные, шахты лифтов, подвалы, шахты

Ни один отдельный радиомодуль не закрывает оба эти пробела. Но если мы добавим еще два радиомодуля, мы сможем добиться полного покрытия. Эти два радиомодуля — спутниковый и LoRaWAN.

Спутниковая связь

Спутниковая связь (она же «неземные сети» или NTN) не нова, и продукты Интернета вещей уже много лет имеют возможность подключаться к спутниковым сетям. Тем не менее, существующие спутниковые сети имеют несколько серьезных проблем:

Модули удручающе дороги (от $150)

Услуга удручающе дорога ($15-$30 в месяц)

Они очень энергоемкие (максимальная мощность 7,5 Вт)

В результате спутниковый Интернет вещей распространен не так широко, как мог бы; клиентами, использующими спутниковые сети, являются те, кто больше всего в них нуждается.

Мы некоторое время следим за индустрию спутниковой связи, надеясь на появление инноваций, которые сделают эти сети жизнеспособными для наших клиентов. Наконец, это произошло: 3GPP (стандарты телекоммуникационного мира) определила стандарт для связи Интернета вещей через NTN-спутники, который позволяет существующим полупроводниковым микросхемам для Интернета вещей использовать их с относительно небольшими доработками.

Мы рады сотрудничать с нашими партнерами по кремниевым чипам — Qualcomm (производитель базовых сотовых полупроводников) и Quectel (производитель наших сотовых модулей), которые входят в число первых компаний, внедривших их новые чипы для NTN-спутников. Qualcomm и Quectel являются лидерами рынка, которые активно инвестируют в эту сферу, чтобы вывести спутниковую связь на новый уровень (космическая игра слов!), и мы гордимся тем, что работаем с лучшими специалистами в этой области.

Мы также рады завязать новые отношения со Skylo, оператором спутниковой связи, который возглавляет процесс внедрения 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.

Партнерство с этими технологическими компаниями мирового уровня позволит нам предоставлять надежную и безопасную спутниковую связь нашим клиентам за малую долю от стоимости и энергопотребления предыдущих сетей.

LoRaWAN

Спутники закроют важный пробел в нашей линейке устройств для удаленных объектов — в условиях, находящихся достаточно далеко от населенных пунктов, где качество сотовой связи оставляет желать лучшего. Но остаются и другие пробелы: устройства в зданиях, подвалах и других труднодоступных средах, где обычно отсутствует радиопокрытие.

И здесь у нас появляется еще один тип радиосвязи, который мы добавляем в наш арсенал, — радиосвязь LoRa. Мы используем в ней протокол связи LoRaWAN, предназначенный для «низкомощных сетей дальнего радиуса действия» (LPWAN).

Что означает вся эта терминология?

LPWAN — это категория беспроводных радиосетей, к которой в последние годы приковано все больше внимания. В целом целью было создание низкомощных и недорогих беспроводных сетей, специально разработанных для IoT-приложений, охватывающих большие территории. Существует множество конкурирующих технологий LPWAN, таких как Sigfox, NB-IoT, Amazon Sidewalk и LoRaWAN; хотя у каждой из них есть свое место, победителем в итоге стал LoRaWAN.

Что отличает LoRaWAN, помимо выдающихся возможностей самой технологии радиосвязи LoRa (Long Range), так это разработка ее протокола для стандартизации связи между устройствами и шлюзами. Этот дизайн в равной степени подходит как для публичных сетей, открытых для присоединения всех желающих, 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 широкое покрытие, доступное 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 зданий, кампусов или рабочих площадок, поскольку один шлюз может легко охватить каждый уголок объекта. И хотя этот шлюз может быть настроен для конкретного приложения, к нему можно подключать и другие устройства, со временем расширяя его функциональность.

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

Helium

Helium — это децентрализованная сеть LoRaWAN, в которой любой желающий может настроить шлюз Helium (называемый хотспотом) и добавить его в сеть Helium. Хотспоты получают вознаграждение за обеспечение беспроводного покрытия и передачу данных для совместимых с LoRaWAN датчиков в этом районе.

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

Helium — отличная сеть для объединения с нашими сотовыми и спутниковыми сетями, поскольку она обеспечивает резервирование и является более энергоэффективным вариантом для устройств с батарейным питанием.

The Things Industries

The Things Industries предоставляет, пожалуй, самый популярный сервер сети LoRaWAN, поддерживающий более 1,5 миллиона устройств LoRaWAN по всему миру. Компания стала 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 задействовать глобальное сообщество разработчиков вокруг The Things Network.

MachineQ от Comcast

MachineQ предлагает выделенные сети LoRaWAN для корпоративных клиентов, которые не хотят самостоятельно управлять сетью LoRaWAN и предпочитают переложить эту сложность на кого-то другого. Компания управляет 300 миллионами квадратных футов частного сетевого покрытия и 500 000 устройств для глобальных сетей быстрого питания, фармацевтических компаний и гостиничных брендов. Сеть MachineQ поддерживается соглашением об уровне обслуживания (SLA), они обеспечивают поддержку корпоративного уровня и, являясь частью Comcast, обладают опытом и ресурсами для установки шлюзов и устройств на объектах с использованием внутренних или внешних шлюзов, предоставляя практическое решение для развертывания беспроводной сети там, где ее еще нет.

Представляем линейку устройств M-Series

Очевидно, что если мы собираемся поддерживать всю эту многодиапазонную историю, нам понадобится линейка устройств, созданных специально для этого. Итак, встречайте: линейка устройств M-Series.

M-Series выпускается в трех различных форм-факторах: M-SoM — наш «система-на-модуле» для встраивания многодиапазонного подключения в ваши устройства; Muon — наша многодиапазонная отладочная плата для быстрого прототипирования, и Monitor M — наш многодиапазонный промышленный шлюз. Каждый из этих продуктов уникален сам по себе, но вместе они образуют наиболее плавный путь «от прототипа к производству», позволяя перейти от собранного вручную прототипа к шлюзу промышленного класса за считанные дни.

Многодиапазонная система-на-модуле M-SoM

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

Мы будем выпускать три различные версии M-SoM в зависимости от ваших потребностей в подключении:

M404: LTE-M + резервный канал 2G + двухдиапазонный Wi-Fi

M524: LTE Cat 1 + двухдиапазонный Wi-Fi

M635: LTE-M + резервный канал 2G + двухдиапазонный Wi-Fi + спутниковая связь NTN

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

Muon: новейшая отладочная плата Particle

Muon — это наша новейшая отладочная плата, использующая новый форм-фактор: несущую плату размером с кредитную карту со встроенным модулем 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 платы расширения, который выводит порты ввода-вывода M-SoM через набор гнездовых разъемов.

Разъем Qwiic, обеспечивающий легкую интеграцию с сотнями аксессуаров, совместимых с Qwiic.

Систему управления питанием, поддерживающую широкий спектр источников питания, таких как USB-C с поддержкой Power Delivery (PD), клеммную колодку для прямого подключения источников питания (5–12 В) и трехконтактный разъем JST для литий-полимерного аккумулятора (схема зарядки встроена!).

Интерфейс платы расширения отлично подходит для макетирования с помощью перемычек, но больше всего мы рады созданию открытого стандарта, похожего на платы расширения Raspberry Pi HAT и Arduino shields для датчиков, исполнительных механизмов, дисплеев и других аксессуаров. Мы будем выпускать собственные платы расширения, а также сотрудничать с другими компаниями для развития экосистемы плат расширения. И вы, конечно же, можете разработать свою собственную; мы ожидаем, что многие наши клиенты смогут вывести на рынок надежные и прочные продукты, используя Muon и специализированную плату расширения.

На самом деле, предположим, вы хотите сделать именно это — но вам нужен корпус с возможностью монтажа, а также некоторые датчики, периферийные устройства, силовые кабели и антенны, выведенные наружу через кабель. Разве не было бы здорово иметь оптимизированный путь для решения этой задачи?

От Muon к Monitor One: Самый быстрый путь от прототипа к серийному производству

Несколько месяцев назад компания Particle начала поставлять Monitor One, наш шлюз промышленного оборудования, чтобы помочь ускорить разработку для многих наших клиентов, чья продукция представляет собой «пользовательскую электронику в корпусе с кабелем». Теперь мы модернизируем этот шлюз, чтобы интегрировать в него Muon, благодаря чему клиент сможет купить Muon, взять подходящую плату расширения, поместить ее в корпус и отправить клиентам.

Такой «стековый» дизайн дает нашим клиентам максимально быстрый путь от прототипа первого дня до высококачественного и надежного продукта, развернутого «в поле».

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

Начните всего от 49 долларов

Если вы хотите протестировать линейку мультимодемных устройств Particle, проще всего начать с предзаказа Muon, который может стать вашим всего за 49 долларов. Мы начнем поставки Muon с поддержкой Wi-Fi + сотовой связи + LoRaWAN во втором квартале, а Muon с поддержкой Wi-Fi + сотовой связи + спутниковой связи + LoRaWAN — в третьем квартале.

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