Стандартизация и сертификация LoRaWAN

Никита Уткин, председатель ТК 194 «Кибер-физические системы», руководитель программ АО «РВК»

 

Регулирование Интернета вещей (Internet of Things – IoT), Промышленного Интернета (Industrial Internet of Things – IIoT) и сенсорных сетей (Wireless sensor network – WSN) является одним из ключевых направлений в деятельности Технического комитета по стандартизации № 194 «Кибер-физические системы». Именно для этой работы в рамках Технического комитета была институционализирована Рабочая группа «Интернет вещей».

 

История вопроса

За последний год комитетом «Кибер-физические системы» совместно с рыночными игроками и объединениями, среди которых достойное место занимает профильная для тематики Интернета вещей рыночная ассоциация АИВ («Ассоциация участников рынка Интернета вещей»), было инициировано к разработке более 70 национальных стандартов, заметная часть которых имеет непосредственное отношение к Интернету вещей, Промышленному Интернету и сенсорным сетям.

 

 

 

Кибер-физические системы

 

Технический комитет №194 «Кибер-физические системы» был создан приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии №507 от 21 марта 2018 г. (ранее – приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 642 от 27 марта 2017 г.) для осуществления деятельности по нормативно-техническому регулированию (стандартизации) целого ряда цифровых технологий, включая Интернет вещей.

Коллегиальный орган выступает платформой для развития цифровой экономики и Национальной технологической инициативы (НТИ) за счет разработки стандартов цифровых технологий для новых перспективных рынков. Комитет объединяет ведущие научные и общественные организации, технологические компании, некоммерческие организации разработчиков оборудования и программного обеспечения. Среди его участников «Газпром нефть», «Ростелеком», «РУССОФТ», «Лаборатория Касперского», МГТУ им. Н.Э. Баумана, НИУ ВШЭ, МГУ и др.

В состав ТК № 194 «Кибер-физические системы» входит более 100 организаций. Возглавляет Технический комитет в должности председателя Никита Уткин, руководитель программ Российской венчурной компании.

 

www.tc194.ru

 

Началом видимой части работы комитета стало утверждение в феврале 2019 г. первого предварительного национального стандарта Интернета вещей – ПНСТ 354-2019 «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол беспроводной передачи данных на основе узкополосной модуляции радиосигнала (NB-Fi)», который был разработан при участии ООО «Телематические решения», АО «Российская венчурная компания» (АО «РВК»), Фонда развития интернет-инициатив (ФРИИ), АИВ и НП «Русское биометрическое общество».

Таким образом, стандарт NB-Fi (Narrow Band Fidelity) стал первым утвержденным в России стандартом Интернета вещей и был введен в действие в апреле 2019 г. Можно сказать, что именно с этого месяца и стартовала его официальная апробация. Заметным преимуществом стандарта стало то, что в его основу заложена полностью российская технология, которая позволяет создавать беспроводные сети обмена данными между множеством модемов с одной стороны и множеством базовых станций – с другой. Кроме того, эта технология уже на практике доказала возможность ее применения в масштабных проектах.

Вопреки предположениям рынка о том, что указанный стандарт станет единственным и монопольным, а другие технологии беспроводных сетей, такие как LoRaWAN и NB-IoT, которые уже используются во многих регионах страны, могут попасть под запрет, практически сразу после утверждения стандарта NB-Fi ТК «Кибер-физические системы» вынес на публичное обсуждение другие стандарты Интернета вещей, в том числе проект предварительного национального стандарта (ПНСТ) «Протокол беспроводной передачи данных для высокоемких сетей на основе сверхузкополосной модуляции радиосигнала» (Open Ultra-Narrowband – OpenUNB), разработанный Центром компетенций НТИ на базе Сколтеха, а также ПНСТ «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол обмена для высокоемких сетей с большим радиусом действия и низким энергопотреблением», прошедший предварительное рассмотрение в АИВ. Именно за сложным названием последнего и стоит российская версия стандарта сетевого протокола и системной архитектуры сети LoRaWAN (Long Range Wide Area Networks).

 

Стандартизация LoRaWAN в России

В чем его специфика и зачем он был инициирован к разработке? Как уже отмечено, стандарт определяет сетевой протокол и системную архитектуру сети LoRaWAN, оптимизированные на национальном уровне для мобильных и стационарных конечных устройств с батарейным питанием. Его отличительными особенностями являются высокая энергоэффективность, возможность передачи данных на большие расстояния, способность поддерживать двунаправленную связь, а также гибкая адаптация полосы пропускания. Особое внимание разработчики уделили тому, чтобы стандарт поддерживал российские криптографические алгоритмы, что позволяет обеспечивать необходимый уровень безопасности передачи данных.

В базовой конфигурации сеть LoRaWAN имеет топологию типа «звезда» (star topology), в которой шлюзы ретранслируют сообщения между конечными устройствами и центральным сервером сети, что также нашло отражение в стандарте. Сервер сети маршрутизирует пакеты с каждого устройства на соответствующий сервер приложений, т. е. устройства (датчики, счетчики и сенсоры) взаимодействуют с базовой станцией напрямую. Такая система построения сети хорошо зарекомендовала себя в мире при построении систем городских и региональных масштабов.

Для нас было весьма важным, что к разработке проекта национального стандарта в этой сфере присоединился широкий круг игроков рынка, в том числе АО «ЭР-Телеком Холдинг», ООО «Лартех Телеком», концерн «Гудвин» и ОАО «МТТ».

Публичное обсуждение проекта национального стандарта продолжалось в течение трех месяцев. Следующей важной вехой в работе над ним стала международная конференция «Регулирование цифровых технологий», которая прошла осенью в Санкт-Петербурге. Это мероприятие собрало более 250 международных экспертов с площадок Международной организации по стандартизации (International Organization for Standardization – ISO), Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission – IEC), Международного союза электросвязи (International Telecommunication Union – ITU), Института инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) и др. Конференция была приурочена к проведению первого в России заседания подкомитета ISO/IEC в области Интернета вещей (ISO/IEC SC 41 Internet of Things and related technologies).

В ходе подготовки к этому мероприятию во взаимодействии с LoRa Alliance был отдельно проработан вопрос определения статуса российского стандарта LoRaWAN. В результате представленный предварительный национальный стандарт (ПНСТ) был поддержан международными экспертами во главе со специалистами LoRa Alliance в качестве полноценного протокола семейства LoRaWAN и одобрен к использованию в качестве региональной спецификации для российского рынка LoRaWAN RU.

Многие рыночные партнеры охарактеризовали данную ситуацию как «win-win» («выгодно обеим или всем сторонам»), поскольку проект стандарта учитывает специфику российского законодательства и в то же время совместим с международным протоколом LoRaWAN, развивающимся при участии международной организации LoRa Alliance.

 

Сертификация LoRaWAN в мире

На международном уровне сертификация оборудования LoRaWAN проходит в рамках аккредитованных лабораторий LoRa Alliance. Стоит отметить, что сертификация является не обязательной, принять в ней участие могут только члены LoRa Alliance.

Для целей добровольной сертификации LoRa Alliance выпускает и систематически обновляет «Требования к сертификации конечных устройств», где изложены минимальные требования, которым конечное устройство должно соответствовать, прежде чем оно сможет использовать соответствующий сертификационный ярлык LoRaWAN Certified Device. Чтобы обеспечить соответствие конечных устройств этим требованиям, LoRa Alliance назначает реестр авторизованных испытательных центров для сертификационных испытаний LoRaWAN в соответствии со своими спецификациями. После проведения необходимого сертификационного тестирования конечного устройства результаты сертификации публикуются на сайте LoRa Alliance вместе с набором протестированных функций.

Целью сертификации LoRa Alliance является подтверждение того, что конечное устройство отвечает функциональным требованиям спецификации протокола LoRaWAN.

Для сертификации LoRa Alliance не обязательно, чтобы конечное устройство соответствовало всем нормативным требованиям, но необходимо понимать, что они потребуются перед продажей или введением в эксплуатацию продукта и/или сервиса в соответствующем регионе.

Для сертификации LoRa на данный момент также не обязательно проводить какие-либо тесты производительности на конечном устройстве. Операторы сети могут запросить эту информацию у производителя конечного устройства из семейства LoRa Alliance.

 

Членство в LoRa Alliance

 

Таким образом, производитель устройства, которому необходима сертификация LoRa должен:

·       быть членом LoRa Alliance;

·       использовать один из аккредитованных испытательных центров LoRa Certification для проведения тестов функциональных протоколов.

По завершении тестов результаты будут представлены на сайте LoRa Alliance. И если устройство прошло все обязательные тесты, LoRa Alliance выдаст соответствующий сертификат – LoRa Certification.

 

Функциональный тест LoRaWAN

Функциональный тест проверит соответствие конечного устройства спецификации LoRaWAN, а сертификат LoRa Certification будет соответствовать конкретному выпуску спецификации LoRaWAN.

Некоторые функции LoRaWAN являются необязательными для прохождения процедуры сертификации, однако список всех дополнительных функций, которые были успешно протестированы, будет включен в результаты сертификационных испытаний.

Тестовый стенд состоит из персонального компьютера, работающего в качестве сетевого сервера LoRa, подключенного к стандартному шлюзу LoRa. Тестируемое конечное устройство (The End Device under test – DUT) помещается в защищенный от радиочастот контейнер и подключается к испытательному шлюзу через радиосвязь. Компьютер с сетевым сервером LoRaWAN и сервером приложений управляется посредством набора тестовых сценариев, которые будут тестировать определенные функции LoRaWAN.

Чтобы полностью протестировать конечное устройство, тестируемый девайс должен запустить тестовое приложение (в тестовом режиме), работающее поверх уровня MAC, отключить все ограничения рабочего цикла и приостановить свое обычное прикладное программное обеспечение.

Во время испытания протокол обмена проверяется путем передачи тестовых сообщений. Так же проверяется корректность использования протоколов шифрования. Радиомагнитная совместимость устройств в ходе такого тестирования не проверяется.

 

Сертификация Интернета вещей в России

За процессом стандартизации неминуемо следует сертификация, и на этой «поляне» ряд преимуществ получает тот, кто первый занялся содержательной работой на фазе стандартизации – «открылся» перед рынком и начал формировать вокруг себя партнерскую экосистему.

Очевидно, что вся сертификация Интернета вещей в России находится в зачаточном состоянии. В этом есть и положительные, и отрицательные моменты: все заботы и достижения в данной области еще впереди.

С учетом международных практик можно с уверенностью сказать, что сертификация систем Интернета вещей – актуальный и востребованный тренд при условии обеспечения должного уровня прозрачности. Поэтому формирование на национальном уровне полноценной системы сертификации в области Интернета вещей – вопрос времени. Следует отметить, что национальная система сертификации может быть как обязательной, так и добровольной.

Какой в общих чертах должна быть система сертификации? В нее должны войти орган по сертификации и испытательные лаборатории, аккредитованные Федеральной службой по аккредитации («Россакредитация») в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации.

Крайне важно, чтобы в испытательных лабораториях можно было проверить все стандартизированные на национальном уровне протоколы Интернета вещей: искажения и перегибы в пользу отдельных стандартов должны быть исключены.

В части криптографической защиты информации, шифрования и электромагнитной совместимости должны использоваться либо уже действующие, либо создаваемые лаборатории. Таким образом, каждый из вопросов сертификации должен быть адресован в лабораторию с соответствующим профилем.

 

Органы по сертификации

 

Перечень решаемых задач:

·       сбор документации, предоставляемой организациями, заинтересованными в сертификации своей продукции;

·       лабораторные испытания образцов продукции;

·       анализ протоколов лабораторных испытаний;

·       принятие квалифицированного решения о регистрации сертификата либо отказе;

·       ведение базы данных (реестра) с занесением в нее информации о новых сертификатах соответствия;

·       выдача аккредитации исследовательским лабораториям, специализирующимся на опытах с образцами продукции;

·       работа с апелляциями.

 

Испытательные лаборатории

Перечень решаемых задач:

·       проведение сертификационных испытаний и подготовка протоколов сертификационных испытаний.

 

Гармонизация с международными стандартами и национальная специфика

Что касается сертификации LoRaWAN в России, то очевидно, что она должна опираться на два элемента равносильной важности: гармоничность ключевых инженерных требований с международной сертификацией LoRaWAN (чтобы не потерять ключевое достижение интероперабельности) и учет региональной специфики, отраженной в тексте проекта предварительного национального стандарта.

Верным принципом сертификации в России, согласно региональной спецификации LoRaWAN RU, может стать отсутствие привязки процесса сертификации тестируемого конечного устройства к факту членства организации в LoRa Alliance.

Для этого необходимо активизировать работу российских экспертов как на площадках ISO/IEC, так и в профильной рабочей группе LoRa Alliance – в LoRa Alliance Technical Committee Regional Parameters Workgroup.

Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку