Шлюз Wirnet iZeptoCell компании Kerlink

В статье представлен новый шлюз, или точка доступа, Wirnet iZeptoСell для сети LoRaWAN. Эта новая разработка компании Kerlink позволяет передавать большие объемы данных со многих оконечных устройств и при этом обладает невысокой стоимостью, а также отличается другими преимуществами, подробно описанными в статье. Кроме того, представлено соответствующее программное решение – система управления Wanesy Management Center.

Компания Kerlink («Керлинк») бы­ла основана в 2004 го­ду специально для развития технических решений в области интернета вещей (Internet of Things, IoT), а также для развертывания частных и общественных сетей IoT по всему ми­ру. Эта котирующаяся на бирже компания базируется во Франции, но имеет подразделения в США, Сингапуре, Индии и Японии. Сегодня в номенклатуре Kerlink широкий спектр уличных шлюзов региональной се­ти LoRaWAN операторского класса, шлюзов региональной се­ти LoRaWAN для промышленных помещений, отличный сетевой сервер Wanesy Management Center (LoRaWAN-сервер + контроллер управления базовыми станциями, оконечными устройствами и радиочастью), уникальные средства эксплуатации и управления сетями IoT, а также оборудование для региональных маломощных радиосетей IoT (Low Power / Wide Area, LPWA). Присутствие значительного количества аббревиатур LoRa в списке неслучайно – компания Kerlink бы­ла одним из основателей и остается членом совета альянсов LoRa Alliance (с 2015 го­да) и uCIFI Alliance (с 2017 го­да). Задача последнего – создать универсальную модель данных, позволяющую всем городским и коммунальным службам легко подключаться к сетям LoRaWAN, не тратя время и средства на разработку индивидуальных решений, без привязки к конкретным поставщикам.

В небольшой статье невозможно рассказать обо всей номенклатуре компании Kerlink, поэтому в качестве одного из характерных решений мы представим новый шлюз, или точку доступа, Wirnet iZeptoCell (рис. 1) и соответствующую ему систему управления Wanesy Management Center.

Рис. 1. Точка доступа Wirnet iZeptoCell в двух исполнениях: с сетевым портом и без сетевого порта

Однако сначала напомним несколько наиболее примечательных фактов о методе модуляции LoRa. Название произошло от Long Range, что означает «дальний диапазон». Метод был разработан и предложен компанией Semtech для увеличения зо­ны покрытия радиосвязью, для че­го бы­ла расширена спектральная характеристика с применением специального варианта линейной частотной модуляции и встроенной прямой коррекции ошибок. В результате модуляция LoRa существенно улучшает чувствительность приемника да­же при использовании недорогих (то есть неточных) опорных кварцевых резонаторов. На канальном уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI) методу модуляции LoRa соответствует протокол LoRaWAN (от Long Range Wide Area Networks – региональные се­ти дальнего радиуса действия), специфицированный LoRa Alliance для маломощных региональных сетей (Low Power Wide Area Networks – LPWAN). Протокол LoRaWAN специально предназначен и широко используется для всевозможных недорогих дистанционных устройств (обычно датчиков) с автономным электропитанием в сетях IoT, обеспечивая баланс между скоростью передачи информации и временем автономной работы. Модуляция LoRa рекомендована к применению в РФ концепцией, утвержденной приказом Минкомсвязи России от 29.03.2019 № 113 для поддержки LoRaWAN в качестве национального стандарта для интернета вещей в нелицензируемом диапазоне 868 МГц.

Шлюз Wirnet iZeptoCell был представлен компанией Kerlink в конце октября 2021 года, причем при его разработке компания ставила несколько взаимоисключающих задач. Требовалось достичь низкой стоимости при обслуживании небольшого количества оконечных устройств, создать шлюз для помещений с высоким объемом передачи данных (так называемое уплотнение се­ти, или network densification, – термин из сотовых сетей 5G, заимствованный в LoRaWAN), снять с конечного пользователя обязанности по обслуживанию се­ти LoRa и вообще исключить продажу оборудования как услугу. Для этого в шлюз изначально заложен принцип передачи в эксплуатацию без настройки на месте – ZTP (Zero Touch Provisioning). Проще говоря, шлюз приспособлен для дистанционной настройки специалистами Kerlink, что уже сделано компанией примерно в 70 тыс. шлюзов других марок.

Шлюз предлагается в двух вариантах: один – Wirnet iZeptoCell Ethernet (IEEE 802.3 10BASE-T, 100BASE-TX) для связи радиосети LoRa с медной/оптической проводной сетью Ethernet; второй – Wirnet iZeptoCell Cellular для подключения к се­ти сотовой связи, то есть это точка доступа для края (edge) се­ти. Шлюзы оснащаются универсальным сетевым блоком питания (рис. 2) на 10 Вт переменного то­ка 110/230 В со сменными вилками для различных стандартов розеток, применяемых в США, Великобритании и других странах Европы (для нашей страны предлагается европейский стандарт вилки питания) и проводной розеткой RJ45 для подключения к се­ти Ethernet (в случае шлюза с Ethernet-опцией) или без нее (для шлюза Wirnet iZeptoСell Cellular). Также допускается электропитание от 5 В постоянного то­ка через разъем USB.

Рис. 2. Модель Wirnet iZeptoCell Cellular с многовилочным блоком питания

В обоих случаях обеспечена мощность передатчика LoRa на встроенной внутренней антенне 27 дБм для варианта Ethernet или 25 дБм для модели с подключением к современным сетям сотовой связи различных стандартов по всему ми­ру, а также сим-картой, причем опять же со встроенной внутренней антенной. Обе модели поддерживают 8 каналов LoRa (16 демодуляторов). Они работают под управлением операционной системы KerOS компании Kerlink на основе ОС Embedded Linux. Шлюзы Wirnet iZeptoСell предлагаются к поставке с уже настроенным сервисом Wanesy для простоты подключения к LoRaWAN-серверу и сервисам аналитики. Коммуникация оконечного оборудования с Wirnet iZep­to­Сell осуществляется через софт Common Packet Forwarder компании Kerlink. Программный продукт Wanesy Ma­na­ge­ment Center обеспечивает возможность разнести плоскости управления (с помощью программного пакета WMP) и передачи данных (WDP).

Программный пакет Wanesy Ma­na­ge­ment Plane (WMP) позволяет:
- автоматически получать и применять все последние обновления прошивки (оборудования) и программного обеспечения (пакеты обновлений);
- обращаться в службу технической поддержки Kerlink по всем вопросам (ПО шлюза, средства управления);
- иметь оперативную эксплуатационную информацию за счет функций исследования и оптимизации в WMP.

Подсистема WDP – это, собственно говоря, LoRaWAN-сервер.

Wirnet iZeptoСell предлагаются с предоплаченным доступом к сервисам Wanesy, позволяющим через центр управления Wanesy Ma­na­ge­ment Center ускорить развертывание, оптимизировать работу и оперативно вести контроль (рис. 3) для повышения качества обслуживания (QoS) в се­ти IoT и быстрого возврата инвестиций в службы IoT. Центр управления Wanesy Ma­na­ge­ment Center поддерживает все IoT-шлюзы LoRaWAN из номенклатуры Kerlink: Wirnet iFemtoсell, Wirnet iFemtoсell-evolution, Wirnet iStation, Wirnet iBTS. Центр управления Wanesy Ma­na­ge­ment Center состоит из двух независимых программных модулей для гибкого развертывания:
- уже рассмотренной нами подсистемы управления Wanesy Ma­na­ge­ment Plane (WMP), предназначенной для упрощения развертывания се­ти, максимального времени безаварийной работы и быстрого устранения эксплуатационных проблем, если таковые возникнут;
- подсистемы управления данными Wanesy Data Plane (WDP), которую составляют сетевой сервер LoRa Network Server (LNS) и средства полностью защищенного обслуживания сообщений оконечных устройств LoRa IoT.

Рис. 3. Сеть интернета вещей, построенная на базе шлюзов Wirnet iZeptoCell и ПО Wanesy Management Center

Именно центр управления Wanesy Management Center в зависимости от режима использования и выбранного плана абонентской оплаты можно считать «ПО как услуга» (SaaS) и да­же «сеть как услуга» (NaaS). Wanesy Ma­na­ge­ment Center отличается интуитивно понятным графическим пользовательским интерфейсом (рис. 4), мощными функциями и рабочими (приборными) экранами для постоянного мониторинга, анализа, управления и оптимизации сетевой инфраструктуры (шлюзы в се­ти) вместе с характеристиками радиосвязи.

Рис. 4. Пример пользовательского интерфейса Wanesy Management Center: отображение параметров базовой станции в графическом интерфейсе пользователя

В целом центр управления Wanesy Management Center поддерживает все необходимые средства для управления радиосетями с протоколом LoRaWAN, среди которых:
- передача в эксплуатацию и конфигурирование (управление радиоканалами LoRaWAN и опорной сетью, то есть Ethernet или сотовой);
- мониторинг шлюза и оконечных устройств (на аппаратном и программном уровнях);
- значительный по численности комплект ключевых индикаторов производительности (KPI) для шлюза, таких как, например, состояние соединения, центрального процессора, памяти RAM и температура; восходящая связь, нисходящая связь; проверка се­ти по Ping, тестирование оконечных устройств;
- простая интеграция с бизнес-приложениями: RESTAPI + Swagger;
- журналы.

Оба варианта шлюза, Wirnet iZep­toCell Ethernet и Wirnet iZeptoCell Cellular, на сегодня доступны к поставке в версиях для двух стандартов нелицензированного диапазона: 863…870 МГц (EMEA, Индия и РФ) или 902…928 МГц (Северная Америка). Более то­го, поддерживаются региональные параметры LoRaWAN, в том числе российские RU864-870, наряду с EU863-870, IN865-867 и US902-928.

Прочие технические характеристики:
- центральный процессор ARMCortexA7 792 МГц;
- оперативная память DDRAM 2 ГБ;
- 4 ГБ флеш-памяти eMMC (для пользователя только 2 ГБ);
- потребляемая мощность: номинальная – 1 Вт, максимальная – 3,5 Вт (для Ethernet-версии) или 5,5 Вт (для сотовой версии);
- рабочая температура: 0…55 °C (только шлюз без блока питания);
- влажность: 5…95 %;
- габаритные размеры: 76 × 68,5 × 32 мм;
- вес: 65 г (шлюз без упаковки);
- степень защиты корпуса (оболочки): IP30.

В России шлюз Wirnet iZeptoСell, как и другую продукцию Kerlink, представляет компания «Квест», известный на российском рынке дистрибьютор электронных компонентов, в частности, оборудования для сетей LoRaWAN.

Статья опубликована в журнале «ИСУП»

статья на сайте журнала >>