NB-Fi: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правка
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
орфография
отмена правки 136735265 участницы Рейму Хакурей (обс.)
Метка: отмена
 
(не показаны 23 промежуточные версии 13 участников)
Строка 1: Строка 1:
'''NB-Fi''' - открытый протокол беспроводной передачи данных малого объёма на больших расстояниях при низких затратах энергии [[LPWAN]]. Предназначен для построения распределённых сетей телеметрии, [[Межмашинное взаимодействие|межмашинного взаимодействия]] и [[Интернет вещей|интернета вещей]].
'''NB-Fi''' — открытый протокол беспроводной передачи данных малого объёма на больших расстояниях при низких затратах энергии [[LPWAN]]. Предназначен для построения распределённых сетей телеметрии, [[Межмашинное взаимодействие|межмашинного взаимодействия]] и [[Интернет вещей|интернета вещей]].


Протокол NB-Fi был разработан в российской компании «ВАВИОТ» (WAVIoT) для функционирования в широком спектре радиочастот, в том числе в свободном от лицензирования спектре радиочастот (''[[Английский язык|англ]]. - [[:en:ISM_band|ISM band]] - "'''industrial, scientific and medical'''" - спектр радиочастот специально зарезервированный для интернационального использования в областях отличных от телекома, таких как: промышленное производство, исследования и медицина'').
Протокол NB-Fi был разработан российской компанией WAVIoT (ООО «Телематические решения») для функционирования в широком спектре радиочастот, в том числе в свободном от лицензирования спектре радиочастот ([[:en:ISM band|ISM band]], «industrial, scientific and medical» — спектр радиочастот, специально зарезервированный для интернационального использования в областях, отличных от телекома, таких как промышленное производство, исследования и медицина).


== Стандарт ==
== Российский стандарт Интернета вещей ==
Протокол NB-Fi утвержден Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) как предварительный [[национальный стандарт]] РФ ПНСТ-2019<ref>https://drive.google.com/uc?id=1F7wLNisNZddHEnW7WBSoyIFXp2JBI29Z&export=download</ref><ref>https://www.normacs.info/projects/5507</ref> «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол беспроводной передачи данных на основе узкополосной модуляции радиосигнала NB-Fi»<ref>https://ria.ru/20190205/1550387973.html</ref>. Стандарт вступит в силу с 01 апреля 2019 г. и действует до 1 апреля 2022 г.
Протокол NB-Fi описан в российском национальном стандарте ГОСТ Р 70036-2022 «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол беспроводной передачи данных на основе узкополосной модуляции радиосигнала (NB-Fi)», вступившем в силу с 1 апреля 2022 года.


Разработка стандарта NB-Fi началась в 2017 году. Инициатива создания национального стандарта принадлежит Ассоциации интернета вещей<ref>{{Cite web|url=https://iotas.ru/|title=Ассоциация интернета вещей|author=|website=|date=|publisher=iotas.ru|accessdate=2019-02-08}}</ref>. Подготовку и публикацию стандарта NB-Fi выполнил технический комитет 194 «Кибер-физические системы», созданный на базе [http://www.rvc.ru/ РВК]<ref>{{Cite web|url=http://www.rvc.ru/|title=АО «Российская венчурная компания» (АО «РВК») — государственный фонд фондов и институт развития венчурного рынка Российской Федерации|author=|website=|date=|publisher=}}</ref>.
Разработка стандарта NB-Fi началась в 2017 году. Инициатива создания национального стандарта принадлежит Ассоциации интернета вещей<ref>{{Cite web|url=https://iotas.ru/|title=Ассоциация интернета вещей|author=|website=|date=|publisher=iotas.ru|accessdate=2019-02-08|archive-date=2019-02-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20190209180120/https://iotas.ru/|deadlink=no}}</ref>. Подготовку и публикацию стандарта NB-Fi выполнил технический комитет 194 «Кибер-физические системы», созданный на базе [http://www.rvc.ru/ РВК]<ref>{{Cite web|url=http://www.rvc.ru/|title=АО «Российская венчурная компания» (АО «РВК») — государственный фонд фондов и институт развития венчурного рынка Российской Федерации|author=|website=|date=|publisher=|access-date=2019-02-08|archive-date=2019-02-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20190208123337/http://www.rvc.ru/|deadlink=no}}</ref>.

Документ с описанием стандарта прошёл публичное обсуждение в отрасли и получил заключения от ключевых участников рынка. В течение трех лет ТК "Кибер-физические системы" планирует проводить систематический мониторинг и оценку применения стандарта для оценки практического опыта рыночного применения стандарта до момента перевода в статус ГОСТа. В первую очередь в мониторинг попадут кейсы применения стандарта участниками Ассоциации интернета вещей.


== Технология ==
== Технология ==
В основе стандарта NB-Fi лежит использование сверхузкополосных ([[Английский язык|англ]]. - Ultra Narrow Band, UNB) фазоманипулированных сигналов, которые в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяют достигать очень высоких значений чувствительности приема (до минус 150 дБм), при этом суммарная полоса частот для одновременной передачи большого количества каналов является достаточно узкой. Это позволяет обеспечивать связь с устройствами на очень больших расстояниях от 10 км (город) до 50 км (прямая видимость) при скорости передачи от 0.3 кбит/с до 50 кбит/с на канал шириной 100 Гц.
В основе стандарта NB-Fi лежит использование узкополосных фазоманипулированных сигналов, которые в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяют достигать очень высоких значений чувствительности приема (до минус 150 дБм), при этом суммарная полоса частот для одновременной передачи большого количества каналов является узкой. Это позволяет обеспечивать связь с устройствами на очень больших расстояниях от 10 до 50 км (при прямой видимости) при скорости передачи от 0,3 до 50 кбит/с на канал шириной 100 Гц.


В России NB-Fi разрешён для свободного и бесплатного использования при реализации передачи на частоте 868 МГц и ограничении мощности до 25 мВт на дальность ~120 метров.
В России NB-Fi разрешён для свободного и бесплатного использования при реализации передачи на частоте 868 МГц и ограничении мощности до 25 мВт для оконечных устройств.


Сеть NB-Fi использует [[Звезда (топология компьютерной сети)|топологию «звезда»]], где каждое устройство взаимодействует с [[Базовая станция|базовой станцией]] напрямую.
Сеть NB-Fi использует [[Звезда (топология компьютерной сети)|топологию «звезда»]], где каждое устройство взаимодействует с [[Базовая станция|базовой станцией]] напрямую.
Строка 19: Строка 17:
Устройство или модем с NB-Fi модулем передает данные по радиоканалу на базовую станцию. Базовая станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, оцифровывает и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи ([[Ethernet]] или [[сотовая связь]]).
Устройство или модем с NB-Fi модулем передает данные по радиоканалу на базовую станцию. Базовая станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, оцифровывает и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи ([[Ethernet]] или [[сотовая связь]]).


Для приема восходящих пакетов (UPLINK-пакетов) данных со стороны базовой станции<ref>{{cite web|url=http://waviot.com/product/iot-gateways/iot-base-station-bs210b|title=WAVIoT Base Station NB-300 – WAVIoT LPWAN|publisher=WAVIoT LPWAN|lang=en|accessdate=2018-05-18}}</ref> применяется принцип SDR-систем ([[Английский язык|англ]]. - Software Defined Radio, [[программно-определяемая радиосистема]]), где входной радиосигнал оцифровывается во всей полосе приема и в дальнейшем подвергается программной обработке.
Для приема восходящих пакетов (uplink-пакетов) данных со стороны базовой станции<ref>{{cite web|url=http://waviot.com/product/iot-gateways/iot-base-station-bs210b|title=WAVIoT Base Station NB-300 – WAVIoT LPWAN|publisher=WAVIoT LPWAN|lang=en|accessdate=2018-05-18|archive-date=2018-05-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20180519032952/http://waviot.com/product/iot-gateways/iot-base-station-bs210b|deadlink=no}}</ref> применяется принцип [[программно-определяемая радиосистема|SDR-систем]], где входной радиосигнал оцифровывается во всей полосе приема и в дальнейшем подвергается программной обработке.


Данные подход позволяет выполнять демодуляцию и декодирование входных пакетов данных одновременно по всем каналам во всей полосе частот. По сути, в данной системе не существует сетки каналов, пакет данных принимается базовой станцией вне зависимости от частоты, на которой выполнена отправка. Это является ключевым свойством стандарта, позволяющим использовать недорогие генераторы частоты для формирования радиосигнала, что ранее было ограничивающим фактором при использовании UNB-сигналов.
Данный подход позволяет выполнять демодуляцию и декодирование входных пакетов данных одновременно по всем каналам во всей полосе частот. По сути, в данной системе не существует сетки каналов, пакет данных принимается базовой станцией вне зависимости от частоты, на которой выполнена отправка. Это является ключевым свойством стандарта, позволяющим использовать недорогие генераторы частоты для формирования радиосигнала, что ранее было ограничивающим фактором при использовании узкополосных и сверхузкополосных сигналов.


Ввиду применения простых видов модуляции UPLINK-пакеты могут быть сформированы при помощи практически любого серийного интегрального радиотрансивера. Прием UPLINK-пакетов возможен только базовой станцией. В связи с этим для реализации передачи пакетов данных в обратном, нисходящем (DOWNLINK) направлении, применяются виды модуляции и скорости передачи, поддерживаемые конкретным радиотрансивером, который используется в конечных устройствах.
Ввиду применения простых видов модуляции UPLINK-пакеты могут быть сформированы при помощи практически любого серийного интегрального радиотрансивера. Прием UPLINK-пакетов возможен только базовой станцией. В связи с этим для реализации передачи пакетов данных в обратном, нисходящем (downlink) направлении, применяются виды модуляции и скорости передачи, поддерживаемые конкретным радиотрансивером, который используется в конечных устройствах.


Сети NB-Fi могут функционировать в любой части нелицензируемого диапазона промышленных, научных и медицинских частот (ISM).
Сети NB-Fi могут функционировать в любой части нелицензируемого диапазона промышленных, научных и медицинских частот (ISM).


По характеристикам, NB-Fi наиболее сопоставим с протоколом SigFox, чем с широко используемым протоколом LoRa, и кардинально отличается от протокола NB-IoT.<ref>https://www.rspectr.com/articles/486/nb-fi-pervyj-otechestvennyj-standart-iot</ref>
По своим характеристикам NB-Fi наиболее сопоставим с протоколом SigFox, чем с широко используемым протоколом LoRa, и кардинально отличается от протокола NB-IoT.<ref>{{Cite web|url=https://www.rspectr.com/articles/486/nb-fi-pervyj-otechestvennyj-standart-iot|title=NB-Fi – первый отечественный стандарт IoT|publisher=Портал rspectr.com|accessdate=2022-04-19|archive-date=2019-02-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20190217201440/https://www.rspectr.com/articles/486/nb-fi-pervyj-otechestvennyj-standart-iot|deadlink=no}}</ref>


Криптографический анализ проекта стандарта NB-FI показал, что протокол имеет ряд уязвимостей.<ref>https://ctcrypt.ru/files/files/2018/Rump/R02_Nozdrunov.pdf</ref>
Криптографический анализ проекта предварительного стандарта ПНСТ 354—2019 «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол обмена для интернета вещей в узкополосном спектре (NB-Fi)» показал, что протокол имеет ряд уязвимостей.<ref>{{Cite web |url=https://ctcrypt.ru/files/files/2018/Rump/R02_Nozdrunov.pdf |title=Архивированная копия |access-date=2019-02-17 |archive-date=2019-02-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190218021212/https://ctcrypt.ru/files/files/2018/Rump/R02_Nozdrunov.pdf |deadlink=no }}</ref> Выявленные уязвимости были устранены к моменту издания ГОСТ Р 70036-2022.


== Реализация ==
== Реализация ==
По состоянию на 2022 год, доступны<ref>{{Cite web|url=https://nb-fi.org/resources/data-store/helpful/rf-transceivers/|title=RF transceivers supporting the NB-Fi technology|website=nb-fi.org|lang=en|access-date=2022-08-16}}</ref> следующие реализации стандарта NB-Fi:
По состоянию на февраль 2019 года, доступна единственная реализация стандарта NB-Fi, которая выполнена российской компанией «ВАВИОТ»<ref>https://github.com/waviot/NBFi_AX5043</ref> на микроконтроллере семейства STM32 (производитель: [[STMicroelectronics]]) с радиотрансивером AX5043<ref>http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=81060</ref> (производитель: ON Semiconductor).
* на микроконтроллерах семейства STM32L0x/STM32L4x с радиотрансивером AX5043<ref>{{Cite web |url=http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=81060 |title=AX5043, Малопотребляющий радиочастотный приёмопередатчик с рабочим диапазоном частот от 27 МГц до 1050 МГц, использующий амплитудную и частотную манипуляции|access-date=2022-08-16 |archive-date=2019-02-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20190217201054/http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=81060 |deadlink=no }}</ref> (производитель: ON Semiconductor);
* на микроконтроллерах семейства STM32L0x/STM32L4x (производитель: [[STMicroelectronics]]) и приемопередатчике NB-Fi<ref>{{Cite web|url=https://nb-fi.org/products/nb-fi/nb-fi-transceiver/item/|title=NB-Fi transceiver|website=nb-fi.org|lang=en|access-date=2022-08-16|archive-date=2022-08-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20220816134900/https://nb-fi.org/products/nb-fi/nb-fi-transceiver/item/|deadlink=no}}</ref> (производитель: WAVIoT);
* на системе-на-чипе AX8052F143 с микроконтроллером AX8052 и радиотрансивером AX5043 (производитель: ON Semiconductor).


== См. также ==
== См. также ==
* [[NB_IoT|NB-IoT]] – стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объемами обмена данными
* [[NB IoT|NB-IoT]] — стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объемами обмена данными
* [[ZigBee]] — спецификация сетевых протоколов регламентированных стандартом IEEE 802.15.4 более популярная в Европе
* [[ZigBee]] — спецификация сетевых протоколов регламентированных стандартом IEEE 802.15.4, более популярная в Европе
* [[6LoWPAN]] — IPv6 поверх маломощных беспроводных персональных сетей
* [[6LoWPAN]] — IPv6 поверх маломощных беспроводных персональных сетей
* [[X10]] — открытый индустриальный стандарт
* [[X10]] — открытый индустриальный стандарт
Строка 45: Строка 46:
* {{lang-en|[[:en:MyriaNed|MyriaNed]]}} — low power, biology inspired, wireless technology
* {{lang-en|[[:en:MyriaNed|MyriaNed]]}} — low power, biology inspired, wireless technology
* {{lang-en|[[:en:OSIAN|OSIAN]]}} — Open Source IPv6 Automation Network
* {{lang-en|[[:en:OSIAN|OSIAN]]}} — Open Source IPv6 Automation Network
* {{lang-en|[[:en:LoRa|LoRa]]}} – Low power long range wireless communication technology
* {{lang-en|[[:en:LoRa|LoRa]]}} — Low power long range wireless communication technology
* {{lang-en|[[:en:Sigfox|SigFox]]}} – Patented lightweight protocol to handle small messages, less data to send means less energy consumption, hence longer battery life.
* {{lang-en|[[:en:Sigfox|SigFox]]}} — Patented lightweight protocol to handle small messages, less data to send means less energy consumption, hence longer battery life.


== Примечания ==
== Примечания ==
{{примечания}}
<references />


{{Окружающий интеллект}}
{{Окружающий интеллект}}


[[Категория:Телекоммуникации]]
[[Категория:Беспроводные сети]]

Текущая версия от 20:07, 17 марта 2024

NB-Fi — открытый протокол беспроводной передачи данных малого объёма на больших расстояниях при низких затратах энергии LPWAN. Предназначен для построения распределённых сетей телеметрии, межмашинного взаимодействия и интернета вещей.

Протокол NB-Fi был разработан российской компанией WAVIoT (ООО «Телематические решения») для функционирования в широком спектре радиочастот, в том числе в свободном от лицензирования спектре радиочастот (ISM band, «industrial, scientific and medical» — спектр радиочастот, специально зарезервированный для интернационального использования в областях, отличных от телекома, таких как промышленное производство, исследования и медицина).

Стандарт

[править | править код]

Протокол NB-Fi описан в российском национальном стандарте ГОСТ Р 70036-2022 «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол беспроводной передачи данных на основе узкополосной модуляции радиосигнала (NB-Fi)», вступившем в силу с 1 апреля 2022 года.

Разработка стандарта NB-Fi началась в 2017 году. Инициатива создания национального стандарта принадлежит Ассоциации интернета вещей[1]. Подготовку и публикацию стандарта NB-Fi выполнил технический комитет 194 «Кибер-физические системы», созданный на базе РВК[2].

Технология

[править | править код]

В основе стандарта NB-Fi лежит использование узкополосных фазоманипулированных сигналов, которые в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяют достигать очень высоких значений чувствительности приема (до минус 150 дБм), при этом суммарная полоса частот для одновременной передачи большого количества каналов является узкой. Это позволяет обеспечивать связь с устройствами на очень больших расстояниях от 10 до 50 км (при прямой видимости) при скорости передачи от 0,3 до 50 кбит/с на канал шириной 100 Гц.

В России NB-Fi разрешён для свободного и бесплатного использования при реализации передачи на частоте 868 МГц и ограничении мощности до 25 мВт для оконечных устройств.

Сеть NB-Fi использует топологию «звезда», где каждое устройство взаимодействует с базовой станцией напрямую.

Устройство или модем с NB-Fi модулем передает данные по радиоканалу на базовую станцию. Базовая станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, оцифровывает и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи (Ethernet или сотовая связь).

Для приема восходящих пакетов (uplink-пакетов) данных со стороны базовой станции[3] применяется принцип SDR-систем, где входной радиосигнал оцифровывается во всей полосе приема и в дальнейшем подвергается программной обработке.

Данный подход позволяет выполнять демодуляцию и декодирование входных пакетов данных одновременно по всем каналам во всей полосе частот. По сути, в данной системе не существует сетки каналов, пакет данных принимается базовой станцией вне зависимости от частоты, на которой выполнена отправка. Это является ключевым свойством стандарта, позволяющим использовать недорогие генераторы частоты для формирования радиосигнала, что ранее было ограничивающим фактором при использовании узкополосных и сверхузкополосных сигналов.

Ввиду применения простых видов модуляции UPLINK-пакеты могут быть сформированы при помощи практически любого серийного интегрального радиотрансивера. Прием UPLINK-пакетов возможен только базовой станцией. В связи с этим для реализации передачи пакетов данных в обратном, нисходящем (downlink) направлении, применяются виды модуляции и скорости передачи, поддерживаемые конкретным радиотрансивером, который используется в конечных устройствах.

Сети NB-Fi могут функционировать в любой части нелицензируемого диапазона промышленных, научных и медицинских частот (ISM).

По своим характеристикам NB-Fi наиболее сопоставим с протоколом SigFox, чем с широко используемым протоколом LoRa, и кардинально отличается от протокола NB-IoT.[4]

Криптографический анализ проекта предварительного стандарта ПНСТ 354—2019 «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол обмена для интернета вещей в узкополосном спектре (NB-Fi)» показал, что протокол имеет ряд уязвимостей.[5] Выявленные уязвимости были устранены к моменту издания ГОСТ Р 70036-2022.

Реализация

[править | править код]

По состоянию на 2022 год, доступны[6] следующие реализации стандарта NB-Fi:

  • на микроконтроллерах семейства STM32L0x/STM32L4x с радиотрансивером AX5043[7] (производитель: ON Semiconductor);
  • на микроконтроллерах семейства STM32L0x/STM32L4x (производитель: STMicroelectronics) и приемопередатчике NB-Fi[8] (производитель: WAVIoT);
  • на системе-на-чипе AX8052F143 с микроконтроллером AX8052 и радиотрансивером AX5043 (производитель: ON Semiconductor).

См. также

[править | править код]
  • NB-IoT — стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объемами обмена данными
  • ZigBee — спецификация сетевых протоколов регламентированных стандартом IEEE 802.15.4, более популярная в Европе
  • 6LoWPAN — IPv6 поверх маломощных беспроводных персональных сетей
  • X10 — открытый индустриальный стандарт
  • EnOcean — проприетарная беспроводная технология с низким уровнем энергопотребления для устройств без батареек
  • INSTEON — двухсетевая (радиочастотная и передача через линии питания) технология
  • ONE-NET (англ. One-Net) — первый открытый протокол беспроводной сети передачи данных
  • англ. DASH7 — Active RFID standard
  • англ. MyriaNed — low power, biology inspired, wireless technology
  • англ. OSIAN — Open Source IPv6 Automation Network
  • англ. LoRa — Low power long range wireless communication technology
  • англ. SigFox — Patented lightweight protocol to handle small messages, less data to send means less energy consumption, hence longer battery life.

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Ассоциация интернета вещей. iotas.ru. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 9 февраля 2019 года.
  2. ↑ АО «Российская венчурная компания» (АО «РВК») — государственный фонд фондов и институт развития венчурного рынка Российской Федерации. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 8 февраля 2019 года.
  3. ↑ WAVIoT Base Station NB-300 – WAVIoT LPWAN (англ.). WAVIoT LPWAN. Дата обращения: 18 мая 2018. Архивировано 19 мая 2018 года.
  4. ↑ NB-Fi – первый отечественный стандарт IoT. Портал rspectr.com. Дата обращения: 19 апреля 2022. Архивировано 17 февраля 2019 года.
  5. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 17 февраля 2019. Архивировано 18 февраля 2019 года.
  6. ↑ RF transceivers supporting the NB-Fi technology (англ.). nb-fi.org. Дата обращения: 16 августа 2022.
  7. ↑ AX5043, Малопотребляющий радиочастотный приёмопередатчик с рабочим диапазоном частот от 27 МГц до 1050 МГц, использующий амплитудную и частотную манипуляции. Дата обращения: 16 августа 2022. Архивировано 17 февраля 2019 года.
  8. ↑ NB-Fi transceiver (англ.). nb-fi.org. Дата обращения: 16 августа 2022. Архивировано 16 августа 2022 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=NB-Fi&oldid=136735273