LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) - новый подход в радиосвязи, применяемый для устройств и крупных распределенных беспроводных сетей телеметрии. Его особенность - низкое энергопотребление (low-power) и широкий территориальный охват (wide-area).

По мере формирования телекоммуникационной инфраструктуры для «гаджетов», стало очевидно, что способность приборов и устройств обмениваться информацией открывает многочисленные возможности - от оптимизации существующих бизнес-процессов до создания абсолютно новых экономических моделей. Эта концепция развития телекоммуникаций, известна M2M или IoT. В России известна под термином «Интернет вещей». По сравнению с сетями, обслуживающими людей, два показателя требовали радикального улучшения - стоимость подключения и энергоэффективность.

В последние 20 лет возникло множество беспроводных стандартов и сетей, отвечающих требованиям постоянно растущего объема передачи данных между людьми - GSM, GPRS, 3G, LTE, Wi-Max, Wi-Fi. Для взаимодействия приборов друг с другом были разработаны стандарты ZigBee, WirelessHart, LPWAN.

Технология LPWAN обеспечивает энергоэффективную передачу данных на большие расстояния. «СТРИЖ», используя подход LPWAN, создает устройства, способные передавать информацию на десятки километров и при этом работать в течение нескольких лет на одной батарее.

Как работает «СТРИЖ» на базе LPWAN

Подход, используемый для передачи данных в сети «СТРИЖ» очень похож на принцип работы сотовых сетей.

Счетчики и сенсоры, подключенные к модемам «СТРИЖ», либо устройства с уже интегрированными радиомодулями, передают показания в интернет через базовую станцию. Далее на серверах «СТРИЖ» данные обрабатываются и предоставляются в удобном виде в специально разработанном веб-интерфейсе. Обратный канал связи позволяет управлять отдельными приборами и устройствами удаленно.

Однако, в отличие от технологии мобильной связи, «СТРИЖ» использует свой собственный протокол, который позволяет передавать данные на десятки километров и обеспечивает автономность работы датчиков свыше 10 лет без замены питания.

Почему за LPWAN - будущее?

Существующие беспроводные технологии не способны обеспечить потребности отдельных приложений в передаче небольших по объему данных на дальние расстояния при высокой автономности и низкой стоимости подключения. Как правило, такие приложения относятся к области межмашинного взаимодействия и Интернета Вещей.

LPWAN - это технология, поддерживающая совершенно новый класс телематических устройств. Ее появление стало возможным благодаря развитию компонентной базы: радиомодулей и приемопередающего оборудования.

Главные преимущества LPWAN перед другими технологиями

• Радиус действия одной базовой станции - до 10 км в мегаполисе, до 50 км на открытой местности.
• Одной базовой станции хватит для приема сигнала от 2 000 000 устройств в сутки.
• К LPWAN-сети легко подключать дополнительные устройства, практически неограниченная масштабируемость.
• Приборы учета энергоэффективны, в среднем 10 лет работы от одной АА-батареи. Базовые станции работают от сети 220В.
• Никаких концентраторов и ретрансляторов. Монтировать приборы учета может штатный сантехник или слесарь.
• Передача на частоте 868 МГц не требует лицензирования. Это снижает конечную стоимость системы.
• Не требует GSM-сети и интернета для работы, что актуально для поселков и открытой местности.
• LPWAN-сигнал передается из подвалов и через толстые стены. Его невозможно заглушить, так как сигнал идет в широком диапазоне частот.

«До Tesla были электромобили, системы охлаждения, новые аккумуляторы, но только Илон Маск собрал из разрозненных технологий прорывной продукт, — рассуждает Андрей Синицин, сооснователь компании «Стриж-Телематика». — Нам, конечно, до Tesla далеко, но мы тоже смогли разобраться, что нужно рынку, и собрать из кубиков подходящий продукт». На столе у Синицина разложены на первый взгляд обычные счетчики воды и электричества. Но в них встроены модемы, способные передавать снятые данные в личный кабинет интернет-пользователя — сотрудника компании ЖКХ или частного лица. Четыре года назад Андрей Синицин и его партнер Евгений Ахмадишин узнали о технологии, которая позволяет сделать приборы с высокой дальностью передачи и крайне низким энергопотреблением, а сегодня они владеют бизнесом с выручкой 4-6 млн рублей в месяц.

«Стриж-Телематика» — редкий для технологического стартапа сплав финансовых и инженерных компетенций. Выпускник МФТИ Ахмадишин в KPMG и Deloitte консультировал технологические компании, в венчурном фонде Mint Capital работал инвестиционным директором. «Когда на четвертом курсе института подрабатываешь программистом и знакомишься где-нибудь с инвестбанкиром, то сразу хочешь стать инвестбанкиром, — вспоминает Евгений. — Ну, я и попался, хотя по образованию радиотехник и паяльник держал с пяти лет. А потом друг, с которым я занимался программированием, продал свою компанию за $10 млн DST Юрия Мильнера . И я задумался, что пошел куда-то не туда с этими дурацкими финансами».

От друзей он узнал, что крупный европейский производитель датчиков, отслеживающих перемещения объектов, еще не наладил продажи своих устройств в Россию.

Ахмадишин предположил, что датчики можно поставлять для учета количества автомобилей на дорогах и парковках, и предложил производителю стать его дистрибьютором.

А в партнеры позвал Синицина, с которым познакомился в KPMG, — он на тот момент работал в инвестиционной компании А1. «В инвестфонде, когда ты закрыл несколько сделок, все становится понятно от А до Я, — подключается к рассказу Синицин. — А заняться предпринимательством — это как заразиться спортом, где есть адреналин: марафонами или боксом. Хочется — и все».

Но привезенные датчики не оправдали ожиданий. Каждое устройство передавало сигнал только на 20 м, но в рамках сети датчиков он мог уходить на базовую станцию на десятки километров. На деле без регулярной настройки руками опытных инженеров ретрансляция шла кое-как. Вникнув в технологию, Ахмадишин увидел изъян в способе передачи данных (импортные счетчики работали на протоколе ZigBee, которому прочили большое будущее для домашних гаджетов, питающихся от батарейки). Собрав знакомых инженеров по старым связям в МФТИ, бывший инвестдиректор переделал алгоритмы датчиков под работу с новым протоколом LPWAN. На модификацию технологии LPWAN под названием LoRa, к примеру, в прошлом году сделала ставку IBM, посчитав ее самым перспективным способом межмашинного взаимодействия.

Ахмадишин и Синицин создали собственный вариант LPWAN.

Они сузили полосу передачи в радиоспектре, чтобы уровень помех стал минимальным. Информация в результате транслируется в небольшом объеме, зато с минимальным расходом энергии, далеко и без сбоев. Счетчики с LPWAN-модемом передают данные в интернет через базовую станцию, которую можно установить на крыше любого здания. При стоимости в десятки раз ниже вышек сотовых операторов такая станция, по словам владельцев, в тысячи раз чувствительнее. А модем, созданный в «Стриж-Телематике», может работать 10 лет без подзарядки и обходится в восемь раз дешевле существующих аналогов на GPRS или 3G.

Опытные образцы модемов были готовы осенью 2012 года. Решение показалось идеальным для сферы ЖКХ. «В России ЖКХ дает 6-7% годового ВВП, это огромная отрасль и огромное поле для автоматизации», — объясняет Синицин. Потенциальные покупатели — управляющие компании, желающие удаленно собирать статистику потребления воды жильцами и следить за несанкционированными вмешательствами в работу приборов. Ахмадишин и Синицин рассчитывали привлечь их простотой и относительной надежностью своих устройств. Существовали проводные датчики, но тянуть провода в квартиры, ставить сервер для обработки информации и т. д. — это хлопотно. GPRS-модемы требуют регулярной подзарядки или смены батарей, и стоимость их эксплуатации зависит от тарифов сотовых операторов.

Сборку модемов партнеры заказали российскому производителю, название которого не раскрывают. Но продажи стартовали только летом 2013 года. В городской застройке сигнал с готовых счетчиков распространялся лишь на один-два километра. Несколько месяцев ушло на доработку конструкции, чтобы получить дальность передачи на базовую станцию на расстояние до 40-50 км. Первые клиенты отказывались верить в реальность заявленных характеристик.

«Приезжаем договариваться с интегратором систем диспетчеризации в элитные дома в Москве, — вспоминает Андрей Синицин. — Он уверяет нас, что во вверенных ему домах с очень глубокими подвалами никакие системы удаленного сбора показаний работать не будут. Тогда я уговорил его поехать на объект. Наш сотрудник с антенной встал на крышу, а сам он спустится в подвал — и, нажав кнопку, увидел сигнал. В течение месяца отгрузили ему 1000 модемов».

Быстро выяснилось, что управляющие компании предпочитают готовые приборы, которые с минимальной настройкой можно вводить в эксплуатацию. «Стриж-Телематика» договорилась с Арзамасским приборостроительным заводом и стала продавать счетчики воды с уже встроенными модулями. «Мы закупили около 1000 счетчиков, поняв, что по соотношению цена/качество и надежности новая технология выгоднее устройств с интернет-модулями или проводных решений, — говорит Андрей Боталов, глава московской УК «Солнечный город». — Теперь сразу видно и утечки воды, и вышедшие из строя счетчики». С ним соглашается другой клиент «Стриж-Телематики». «Управляющие компании ежемесячно недосчитываются до 30% коммунальных платежей из-за того, что люди не подают платежки или отражают реальные расходы не полностью, — замечает Антон Дворянкин, директор «Мортон УК Домсервис Балашиха». — С беспроводной, полностью автоматизированной передачей данных таких проблем не возникает».

Розничных продаж у «Стриж-Телематики» нет, поставки на целые дома и жилые комплексы выгоднее. Месячный сбыт — 2000-3000 счетчиков воды и электричества. На последние пока приходится 10% поставок, так как продажи стартовали в конце 2015 года. Чек управляющих компаний варьируется от 500 000 рублей до нескольких миллионов за партию счетчиков. Затем они платят несколько сотен рублей ежемесячно за техническую поддержку и пользование личным кабинетом на сайте «Стриж-Телематики», в котором можно любым образом обрабатывать полученные данные. Базовые станции компания Ахмадишина и Синицина устанавливает за свой счет, если есть перспектива подключения новых клиентов в данном районе города.

Договариваться с управляющими компаниями им помогают региональные дилеры, на которых приходится около 25% выручки «Стриж-Телематики». Около 20% доходов приносит экспорт — интеграторы и производители счетчиков перепродают устройства «Стриж-Телематики» управляющим компаниям в Европе, США и Азии.

За четыре года предприниматели вложили в бизнес около 100 млн рублей, включая реинвестированную прибыль. И теперь осваивают новые сферы применения LPWAN-технологии. Например, банковскую: несколько десятков модемов продано компании, специализирующейся на охранных системах, — для установки на банкоматах с целью оповещения о взломах. Розничным сетям важно отслеживать десятки параметров на складах и в торговых залах для контроля климата, потребления электроэнергии и т. д. «Стриж-Телематика» оснастила датчиками несколько магазинов уральской сети «Монетка» и сибирской «Мария Ра».

Ведутся переговоры с китайской Haier. Ахмадишин и Синицин надеются, что китайцы согласятся вмонтировать их устройства в холодильную технику для ритейла вместо датских Danfoss. В корпорации Danfoss, похоже, чувствуют: у них появился конкурент. «LPWAN-система «Стриж-Телематики» отличается большой зоной покрытия и низким энергопотреблением, но из-за этого такой способ передачи данных теряет в скорости, — критикует Илья Бездельгин, руководитель направления электронных компонентов «Данфосс Россия». — Так как система использует радиоканал для передачи данных, то сигнал может ослабевать, и тогда потребуются усилители для увеличения зоны покрытия».

Но «Стриж-Телематика» вскоре предложит клиентам первую партию газовых счетчиков с модемами. Как рассчитали ее основатели, российскому ЖКХ в целом требуется более 400 млн разных счетчиков. Рынок сбыта огромен, а спрос на новые датчики поднимет 209-ФЗ, согласно которому с июля 2016 года информация для расчетов коммунальных платежей должна предоставляться только в электронном виде. «Может, конечно, люди будут по старинке писать цифры на бумажке и сдавать консьержу, а бухгалтер управляющей компании будет все перебивать в компьютер. Но рано или поздно удобство новых технологий должно победить», — уверен Ахмадишин.

Хорошие перспективы имеет и экспорт. «Стриж-Телематика» готовится к тендеру китайской BL Flow, которой нужно закупить 8 млн счетчиков воды с автоматическим сбором показаний для установки в китайских квартирах. «За четыре года мы выросли с трех человек в коворкинге до прибыльной компании со штатом 30 человек. Причем в наше непростое время мы торгуем не гречкой, а строим технологичный бизнес, — гордится Синицин. — Теперь понимаете, почему из инвесткомпании я перешел на другую сторону баррикад? Приятно сознавать, что делаешь нужные и полезные продукты мирового уровня».

«СТРИЖ Телематика» - производитель «умных устройств» на базе новой беспроводной энергоэффективной технологии дальнего радиуса действия - LPWAN (Low-Power Wide Area Network). Самые популярные решения - сбор показаний счетчиков воды, электричества, тепла и газа для сектора ЖКХ. Дополнительно разработаны инновационные решения для сельского хозяйства и безопасности использующие концепцию IoT .

LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) - класс беспроводных телематических устройств, передающих данные по радиоканалу; основной принцип - цифровая передача данных на сверхузкой частотной полосе на низких скоростях.

Особенность технологии - большая дальность передачи сигнала от конечного устройства до принимающей станции (до 10 км в городской черте и до 40 км на открытой местности); длительный срок работы конечных устройств (более 10 лет без внешнего питания); экономичность и простота внедрения решений; отличная масштабируемость за счет практически неограниченного количества подключаемых датчиков.

LPWAN - мировой тренд межмашинной (M2M) связи для Интернета Вещей (IoT). Технология способна обеспечить соединение миллиардов устройств по всему миру и сделать это максимально дешево – в отличие от традиционных операторов связи /GPRS /LTE , где требуется питание, или от протоколов «умных домов» ZigBee/Z-Wave/M-Bus, где дальность сигнала ограничена 50 метрами.

Большая дальность действия сети «СТРИЖ» позволяет построить эффективную сеть для «умных устройств». Так, например, для покрытия Москвы сотовой сетью требуется несколько тысяч базовых станций - их радиус действия всего 1−1.5 км. «СТРИЖ» для этой цели достаточно менее 100 базовых станций.

Базовая станция «СТРИЖ», установленная на крыше здания, собирает сигналы с миллионов устройств

Когда на одну базовую станцию приходится до нескольких сотен тысяч различных устройств, ее производительность становится ключевым параметром. Раньше для параллельной обработки всех частотных каналов базовую станцию приходилось строить на базе процессорных серверных решений и мириться с их высоким энергопотреблением, тепловыделением и дороговизной.

Перенос процесса обработки частотных каналов на графические процессоры NVIDIA с поддержкой технологии NVIDIA CUDA позволил добиться существенно лучшей производительности при меньших габаритах, энергопотреблении, тепловыделении и цене.

Тестирование платформы на базе NVIDIA CUDA для параллельной обработки радиосигнала

История развития

2017: Запуск IoT-франшизы

Сетью «СТРИЖ» покрыты Москва , Московская область , Санкт-Петербург , Пермь , Уфа , Грозный , Новокуйбышевск , Ставрополь и Сыктывкар . В 2016 году «СТРИЖ» планирует покрыть «умной сетью» все российские города-миллионники.