IoT i wybór technologii komunikacyjnych: nie tylko koszt się liczy
Internet Rzeczy (IoT) przestał być domeną futurystycznych wizji. Stał się realnym, wszechobecnym elementem naszej codzienności — od inteligentnych domów, przez nowoczesne miasta, aż po przemysł i logistykę. W centrum tego ekosystemu znajdują się technologie komunikacyjne, umożliwiające wymianę danych między urządzeniami. O tym, jakie trendy i wyzwania towarzyszą ich wyborowi, w rozmowie z Evertiqiem opowiada dr inż. Łukasz Krzak z Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie.
Koszt, ale nie tylko
„Myślę, że nie będzie to bardzo kontrowersyjne, jeśli powiem, że najczęściej decyzje są podejmowane biorąc pod uwagę minimalizację kosztów, ale każdy biznes to inaczej rozumie” — mówi dr Krzak.
Ekspert tłumaczy, że w przypadku dużych inwestycji, jak infrastruktura miejska, minimalizacja kosztów oznacza raczej unikanie ryzyka. Dlatego samorządy często wybierają technologie oferowane przez operatorów sieci komórkowych — mimo wysokich kosztów wdrożenia i utrzymania. Z kolei tam, gdzie budżet jest ograniczony, sięga się po popularne i relatywnie tanie rozwiązania, jak np. LoRaWAN.
„Stosuje się popularne technologie takie jak np. LoRaWAN, i to nawet w miejscach, gdzie technicznie inne standardy byłyby lepiej dopasowane.”
Dr Krzak zauważył, że z kolei w zastosowaniach konsumenckich, takich jak automatyka domowa, kluczowy staje się stosunek wydajności do kosztu (performance/cost). Wybierane są wówczas technologie najbardziej zoptymalizowane dla danego przypadku — np. sieci kratowe (mesh), gdy potrzeba niskiej latencji i stabilnego działania w złożonym środowisku.
Dojrzałe i nieustannie rozwijane
Sieci LPWAN (Low Power Wide Area Network) i mesh są dziś powszechnie stosowane — zarówno w miastach, jak i w rozwiązaniach przemysłowych. Czy można mówić już o ich pełnej dojrzałości? Dr Krzak nie ma wątpliwości: „Myślę, że oba typy sieci są dziś już dobrze rozwinięte i niosą ze sobą ogromny bagaż doświadczeń. Na pewno możemy mówić już o dojrzałości tych technologii”.
Jednocześnie zastrzega, że rozwój technologii trwa. „To nie znaczy, że nie pojawiają się w nich nowości w postaci nowych funkcji/możliwości czy nawet zupełnie nowe rozwiązania. Nadal też prowadzi się prace badawcze i rozwojowe, aby coś poprawić. Jest to raczej proces ewolucyjny”.
5G i satelity nie zastąpią wszystkiego
Dynamiczny rozwój łączności 5G i technologii satelitarnych mógłby sugerować, że alternatywne, niskomocowe technologie komunikacyjne przestaną być potrzebne. Tymczasem prawda jest znacznie bardziej złożona.
„Musimy pamiętać, że mimo ogromnych zalet łączność 5G nie jest wszędzie dostępna i operatorom nie wszędzie będzie się opłacać ją zapewnić. Jej wykorzystanie generuje relatywnie wysokie koszty i jest wiele aplikacji, dla których te warunki są nie do zaakceptowania” — podkreśla dr Krzak. „Podobne bariery dotyczą łączności satelitarnej. Historia rozwoju różnych technologii łączności pokazuje, że bardzo trudno opracować jeden standard, który zaspokajałby wszystkie potrzeby — stąd też obecna dziś na rynku fragmentacja technologii”.
To właśnie ta różnorodność potrzeb — od odczytów wodomierzy po zarządzanie ruchem miejskim — sprawia, że obok siebie funkcjonują rozwiązania bardzo zróżnicowane technologicznie.
Skalowalność – zapomniany element układanki
Jednym z najczęściej pomijanych aspektów w procesie projektowania systemów IoT jest skalowalność — czyli zdolność systemu do rozwoju i rozbudowy.
„Musimy pamiętać, że ze względu na wymagania dotyczące zasięgu, kosztów i energii mówimy tu o technologiach silnie dopasowanych do zastosowań i pracujących często z małym 'zapasem możliwości'” — zauważa ekspert z AGH.
Częstym błędem jest testowanie systemu jedynie w warunkach laboratoryjnych. „Łączność radiowa ma taką cechę, że w małej skali na biurku prawie wszystko działa dobrze. Dopiero wdrażając rozwiązanie w docelowej lokalizacji, w większej skali, w obecności trudnego otoczenia i innych systemów, dowiadujemy się o pewnych ograniczeniach”.
Dlatego już na etapie planowania trzeba przewidzieć, co się stanie, jeśli system będzie musiał obsłużyć więcej urządzeń, więcej danych lub współistnieć z podobną infrastrukturą w pobliżu.
Integracja tak, unifikacja niekoniecznie
Czy czeka nas standaryzacja i uproszczenie obecnego, zróżnicowanego krajobrazu technologii IoT? Tak — ale głównie na wyższych warstwach komunikacji, takich jak aplikacje.
„To ujednolicenie już ma miejsce, z tym że raczej na wyższych warstwach protokołów działających w systemach IoT. Wiele podsystemów łączności integruje się ze sobą w warstwie aplikacji” — tłumaczy ekspert.
Dr Krzak podaje przykłady protokołu Matter w automatyce domowej i MQTT jako standardu komunikacji z chmurą. Coraz więcej platform IoT wspiera te rozwiązania, co ułatwia tworzenie interoperacyjnych systemów.
Ale jeśli chodzi o niższe warstwy — jak warstwa sieciowa czy fizyczna — duża unifikacja wydaje się mało prawdopodobna. „Osobiście nie wierzę jednak w jakąś bardzo dużą unifikację w samej warstwie łącza radiowego w dającej się przewidzieć przyszłości”.
Koszty, skalowalność, bezpieczeństwo, zgodność z regulacjami, a także dojrzałość i możliwości technologii — to tylko część czynników, które należy wziąć pod uwagę wybierając technologie komunikacyjne w IoT. Rynek pozostanie zróżnicowany. Projektanci systemów muszą nauczyć się poruszać w tym wielowarstwowym środowisku, podejmując świadome decyzje.
„Są organizacje, które lepiej rozumieją zalety i ograniczenia danej technologii i podejmują świadome, lepsze decyzje — oraz takie, które ulegają marketingowi i o problemach dowiadują się dopiero na pierwszych wdrożeniach” — podsumowuje dr Krzak.
Dr Łukasz Krzak będzie gościem nadchodzących targów Evertiq Expo Kraków 2025. W trakcie swojego wystąpienia ekspert przedstawi techniczne porównanie dwóch typów bezprzewodowych sieci wykorzystywanych w systemach IoT – LPWAN i sieci kratowych.
Na prelekcję “Sieci bezprzewodowe LPWAN i MESH - porównanie technologii” zapraszamy już 28 maja do Centrum Targowo-Kongresowego EXPO Kraków. Nie przegap szansy na udział w najbardziej obiecujących targach branży elektronicznej w południowej Polsce i zarejestruj swój udział!
