Космические планы для интернета вещей

На рынке спутниковой связи складывается новый сегмент

Спрос на технологии интернета вещей растет с каждым годом. Подключать к Сети объекты независимо от их местоположения позволяют спутниковые технологии. Новые сервисы будут актуальны для сфер грузоперевозок, интеллектуального сельского хозяйства, энергетики и других. Космические проекты, ориентированные на рынок интернета вещей, уже появляются в ряде стран. В России низкоорбитальная спутниковая система «Марафон-IoT» включена в программу «Сфера». Эксперты надеются, что в следующем году сформируется государственно-частное партнерство.


ДЛЯ ГЛОБАЛЬНОГО ОХВАТА

Технологии интернета вещей зачастую востребованы на территориях, которые не обеспечены надежным покрытием наземными телекоммуникациями, – это лесные массивы и сельские угодья, морские и речные акватории, удаленные месторождения полезных ископаемых. Подключать к Сети объекты независимо от их местоположения позволяют спутниковые технологии. Космические проекты, ориентированные на рынок интернета вещей, уже появляются в ряде стран.

Так, Китай к концу 2021 года планирует сформировать свою первую спутниковую группировку для Internet of Things (IoT), которая будет состоять из 38 низкоорбитальных космических аппаратов (КА). Об этом в конце сентября сообщили на форуме высокого уровня по стратегии развития интернета вещей с применением спутников, состоявшемся в Пекине.

В настоящие время в рамках проекта, который называется «Созвездие Тяньци», уже функционируют семь спутников. Они сформировали предварительные условия для предоставления комплексных информационных услуг пользователям по всему миру.

Год назад французская компания Eutelsat Communications представила свой проект ELO (Eutelsat LEO (low Earth orbit) for Objects), предназначенный для IoT.

Цель ELO – обеспечить глобальное интернет-покрытие, позволяющее подключенным объектам передавать данные независимо от их местоположения. Планируется, что группировка будет состоять из нескольких десятков наноспутников на орбите высотой 500-600 км к 2022 году. Стоимость каждого КА не превысит 1 млн евро.

Региональный вице-президент Eutelsat по России Николай Орлов, выступая на конференции SATCOMRUS-2020, подчеркнул, что

интернет вещей является одним из важных направлений в развитии спутниковых телекоммуникаций

Поэтому Eutelsat активно работает в этом направлении. «По данным аналитиков, к 2030 году порядка 30 млрд устройств будут подключены к Сети. Примерно 15% из них будут использовать для этого спутниковые технологии, так как расположены вне зоны действия наземных сетей», – сообщил Н.Орлов.

Он отметил, что сотовая связь и LPWAN (англ. Low-power Wide-area Network – «энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия») покрывают только города и частично сельские районы, их охват не глобален и составляет 25% поверхности Земли.

Как пояснил эксперт, уже сегодня спутниковые телекоммуникационные службы могут обеспечить покрытие любых, в том числе труднодоступных, территорий и передачу различных видов данных. Но действующие КА не рассчитаны на обслуживание приложений IoT. Кроме того, к минусам можно отнести дороговизну и высокое энергопотребление подключенных к существующим спутниковым сетям устройств, большие задержки.

Важная отличительная черта ELO состоит в том, что эта система будет интегрирована с наземной инфраструктурой: объекты «бесшовно» смогут подключаться к спутникам вне зоны действия наземных сетей.

К прочим конкурентным преимуществам ELO будут относиться небольшая цена и низкая мощность устройств, а также невысокая стоимость подключения: менее 10 долларов в год на терминал.

Н.Орлов рассказал, что на старте проекта ELO Eutelsat договорился о сотрудничестве с французской компанией Sigfox, которая внедряет собственную одноименную LPWAN-технологию. Также спутниковый оператор рассматривает возможность совместимости своей системы и с другими стандартами (LoRa, NB-IoT, LTE-M).

Первый КА для ELO планируется запустить в декабре 2020 года, сообщил представитель Eutelsat. Еще четыре – до конца 2021-го. Дальнейшее развитие группировки будет зависеть от роста рынка IoT. На первом этапе компания будет применять недорогие спутники массой около 10 килограммов.

Другой французский проект – новая орбитальная группировка Kineis – будет реализован в рамках сотрудничества между космическим агентством Франции и спутниковым оператором Collecte Localisation Satellites (CLS), рассказал на SATCOMRUS-2020 генеральный директор ООО «ЭС-ПАС» (представитель Kineis в России) Александр Сальман.

По его словам, планируется запустить 25 наноспутников на низкие приполярные орбиты. Производство КА уже началось, ввод их в эксплуатацию запланирован на 2023 год.

Как пояснил RSpectr акционер ГК AltegroSky Сергей Пехтерев, использование низкоорбитальных спутниковых группировок для IoT весьма перспективно. «Причина проста: чем ниже орбита, тем меньше потери сигнала на пути от Земли до спутника, слабее передатчик, меньше антенна, а подключенное устройство – и компактнее, и дешевле», – сказал С.Пехтерев.


СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

В Eutelsat прогнозируют, что три основных отрасли составят 80% рынка спутникового IoT к 2030 году:

  • Грузоперевозки и логистика: управление парком грузовых судов, поездов и грузовых автомобилей.
  • Интеллектуальное сельское хозяйство: отслеживание поголовья скота и его мониторинг, цифровизация сельскохозяйственного оборудования, мониторинг почв и управление рыболовством.
  • Энергетика и коммунальные сети: безопасность, эффективность и непрерывность в осуществлении критически важных операций благодаря мониторингу топливных и газовых хранилищ, нефте- и газопроводов, добывающих предприятий.

Сергей Пехтерев, AltegroSky:

– Сферы, где спутниковый IоТ будет востребован, – это все, что связано с морскими и речными перевозками, а также транспорт, сельское и лесное хозяйство, в общем, все отрасли, интересы которых распространяются на территорию далее 20 км от населенных пунктов.

Спутниковый IoT существует и сегодня, уточнил в разговоре с RSpectr заместитель генерального директора ЗАО «Висат-Тел» Валентин Анпилогов. Для него применяются низкоорбитальные системы подвижной спутниковой службы (в основном Iridium, Globalstar, Orbcomm) как с прямым доступом, так и с коллективным. Но стоимость абонентских устройств (радиомодемов), сопрягаемых с датчиками, их эксплуатационные параметры и цена трафика проигрывают по сравнению с аналогичными показателями в сетях сотовой связи и LPWAN.

Для рынка интернета вещей нужны новые спутниковые решения.

«Система IoT на основе низкоорбитальной группировки будет перспективной, если при ее создании заложены и реализованы технические идеи, которые обеспечат ее конкурентоспособность с наземными сетями», – отмечает В.Анпилогов.

С.Пехтерев уверен, что будущее – за теми компаниями, которые будут использовать различные решения: «В моем понимании это провайдеры услуг IоТ, которые будут применять как наземные, так и спутниковые датчики и способы доставки сигнала. Клиенты вообще не будут знать, каким путем идет трафик, для них главное – надежность доставки информации. Это то же самое, как работают транспортные компании или почта: ведь клиента не интересует, поедет письмо грузовиком или поездом, главное, чтобы оно дошло, и в оптимальные сроки».

Достичь равенства ценовых показателей спутникового IoT с наземными сетями практически невозможно, говорит В.Анпилогов. Мешает высокая стоимость пусковых услуг. Но эксплуатационные параметры имеют преимущество для многих потребителей.

Валентин Анпилогов, «Висат-Тел»:

– Например, очевидно, что в таких сегментах, как контроль морских контейнерных или рефрижераторных перевозок, у спутникового IoT безусловный приоритет.

Можно привести много примеров, но отмечу, что спутниковый IoT имеет ключевое преимущество в том, что сервис предоставляется почти глобально без роуминга и практически нет ограничений на скорость движения контролируемого объекта. Все это существенно расширяет его применение как в коммерческой сфере, так и для решения государственных задач надзора и контроля в различных областях.

В.Анпилогов также отмечает важность синергии систем и сервисов. По его словам,

в сочетании с использованием наземных сетей (сотовых и LPWAN), систем спутниковой навигации (ГЛОНАСС, GPS, Gallileo и др.) и дистанционного зондирования Земли достигается качественно новая потребительская ценность сервисов спутникового IoT


НАНО ИЛИ МИКРО?

В.Анпилогов призвал не путать группировки, нацеленные на рынок интернета вещей, с низкоорбитальными системами типа Starlink, OneWeb и им подобными, о которых сегодня много говорят и пишут.

Валентин Анпилогов, «Висат-Тел»:

– Эти системы никакого отношения к спутниковому IoT не имеют. В этой области несколько проектов заслуживают внимания. Среди них можно выделить британскую систему Lacuna. В ней реализуется идея адаптации наземной технологии LoRa к космическому применению. Но ориентация в проекте на наноспутники создает проблемы для широкого коммерческого применения системы Lacuna.

Сегодня подавляющее большинство проектов спутниковых систем IoT предусматривают создание низкоорбитальных группировок на основе наноспутников (цель – снизить CAPEX), отмечает В.Анпилогов. Но, по мнению эксперта, это тупиковый путь. Наноспутники живут один-три года, энерговооруженность такого КА низкая, запуски осуществляются только как попутные (если запускать на ракетах-носителях сверхлегкого класса, то они становятся «золотыми»). В результате сложно создать устойчиво действующую орбитальную группировку.


«МАРАФОН» НА СТАРТЕ

В России спутниковый интернет вещей включен в дорожную карту «Технологии беспроводной связи».

Подробнее о дорожных картах по развитию сквозных цифровых технологий можно прочитать здесь.

Согласно документу, перспективными решениями для спутникового интернета вещей являются традиционные геостационарные и негеостационарные КА, а также группировки нано- и микроспутников с использованием наземных технологий LPWAN.

«В части спутниковых технологий наибольший потенциал экспортоориентированности имеют услуги, предоставляемые с использованием спутниковой системы “Марафон IoT”, а также типовые станции сопряжения и абонентские модули», – говорится в дорожной карте.

В части создания глобальной многофункциональной системы спутникового интернета вещей будет проведена адаптация технологии LPWAN для космического применения. В том числе будут созданы абонентские устройства, бортовые полезные нагрузки.

Упомянутая группировка малых КА для работы на рынке интернета вещей «Марафон» включена также в программу создания российской спутниковой системы «Сфера».

Как рассказал RSpectr В.Анпилогов, в настоящее время «при моральной поддержке» ГК «Роскосмос» идет инициативный процесс разработки системы «Марафон IoT» с участием различных компаний и научных организаций: АО «ВИСАТ-ТЕЛ», АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва», МФТИ, ФГУП НИИР, АО «Российские космические системы», ООО «Лаборатория интернета вещей» – всего около 15 компаний в кооперации, и она постепенно расширяется.

В.Анпилогов надеется, что в следующем году частное партнерство превратится в государственно-частное.

При работе над системой «Марафон IoT» было решено отказаться от нано- и использовать микроспутники массой 45-50 кг

Другой важный аспект – это технология каналообразования. Сегодня в спутниковых системах применяются проприетарные протоколы.

Валентин Анпилогов, «Висат-Тел»:

– Мы ориентируемся на открытый протокол LoRaWAN и использование сигнально-кодовых конструкций LoRa. То есть адаптируем хорошо отработанную в массовых наземных сетях технологию для космического применения. Подход с использованием наземных технологий я считаю единственно правильным решением для любых новых спутниковых систем, не только IoT. В результате можно добиться конкурентоспособных ценовых и эксплуатационных параметров.

«Марафон IoT» предусматривает создание более 200 КА, которые разместятся на полярных орбитах высотой 750 километров. Себестоимость абонентского устройства должна составить 10-30 долларов, срок службы батареи такого терминала – 5-10 лет.

Изображения: RSpectr, Freepik.com

ЕЩЕ ПО ТЕМЕ:

Новые стандарты для надежного IoT
Разделение доменов повысит эффективность и безопасность систем интернета вещей