Wybrane fragmenty rozmowy Mariusza Jurczyka (Dyrektor ds. Inteligentnego Opomiarowania, Tauron Dystrybucja Pomiary) z Izabelą Żylińską (Redaktor Naczelna Smart Grids Polska)

Grupa Tauron w 2018 roku poddała badaniom cztery technologie komunikacyjne – LoRa, SigFox, NB-IoT oraz LTE-M.

Tauron w ramach Laboratorium AMI i projektu “Realizacja prac rozwojowych polegających na analizie technologii odczytu liczników energii elektrycznej z wykorzystaniem nowych technologii transmisji danych w zakresie optymalizacji kosztów odczytu danych pomiarowych liczników komunalnych energii elektrycznej” zbadało ww. technologie.

Projekt sprawdzał możliwości LoRa, SigFox, NB-IoT w zakresie:

• zdalnego odczytu licznika
• wzrostu efektywności operacyjnej
• identyfikacji korzyści dla OSD.

SigFox i LoRa używają nielicencjowanego pasma ISM (868 MHz). Z kolei LTE NB IoT jest wystandaryzowany przez 3GPP dla sieci komórkowych. W Polsce NB-IoT działa na paśmie 800 MHz, 900 MHz i 1800 MHz.

Dokonano analizy ww. technologii oraz testów w Tarnowie i Warszawie.

Zastosowanie działania technologii w praktyce podzielono wg:

• ilości transmitowanych danych,
• łatwość dostępności infrastruktury,
• bezpieczeństwo,
• koszty urządzeń końcowych.

Testy terenowe wykazały różnice w możliwościach uzyskania jak największej odległości pomiędzy licznikiem energii elektrycznej a stacją bazową dla transmisji w danej technologii.

W ramach oddzielnego projektu o nazwie: “Pilotaż technologii LTE-M w zakresie implementacji w systemach transmisji danych układów pomiarowych” dokonano analizy LTE cat M1. Jak wskazuje Mariusz Jurczyk w Polsce i Europie do wdrażania technologii LTE-M wykorzystywane są głownie pasma 800 MHz (tzw. pasmo B20), 900 MHz (pasmo B8) i 1800 MHz (pasmo B3). LTE-M wspiera FDD i TDD.

Krótkie porównanie:

Wyniki testów zasięgowych:

LoRa

• miasto – max 2 kilometry
• poza miastem – od 7 do 23 kilometrów

SigFox

• podobne jak LoRa ale uzależnione bardziej od umiejscowienia stacji bazowej

NB IoT

• miasta – od 2 do 8 kilometrów
• poza miastem – od 4 do 10 kilometrów

LTE-M

Sprawdzono piwnice, garaże, a nawet poziomy -2. W żadnym z testowanych punktów pomiarowych nie odnotowano problemów z zasięgiem LTE-M co pokazuje różnice między zwykłym LTE czy 2G-4G

Infrastruktura sieciowa:

LoRa i SigFox – potrzeba reorganizacji modelu pozyskiwania danych z urządzeń końcowych (wada). LoRa nie umożliwia na komunikację pomiędzy urządzeniami.

NB IoT/LTE-M – brak potrzeby. Kwestie topologii sieciowej np. adresy IP nie wymagają żadnej zmiany wobec obecnych modeli (zaleta)

Bezpieczeństwo

SigFox – szyfrowanie AES128, identyfikacja i uwierzytelnienie pomiędzy urządzeniem IoT a stacją bazową

LoRa – dwie warstwy zabezpieczeń, jedna na poziomie sieciowym, druga na poziomie aplikacji. Klucze i szyfrowanie AES128

LTE-M oraz NB-IoT – zabezpieczenia oparte na tokenizacji i ochrona interfejsu radiowego. Szczegóły definiuje 3GPP.

Podsumowanie:

LoRa, SigFox, NB-IoT, LTE cat M1 a może to na sieci LTE450 MHz

Zwracono uwagę, że inteligentna sieć to nie tylko odczyt liczników ale konfiguracja i komunikacja w drugą stronę (konfiguracja sieci energetycznej).

SigFox – nadaje się tylko do odczytu liczników i nie ma możliwości dwustronnej komunikacji co uniemożliwia jakiekolwiek działania na żądanie, tj. zdalną parametryzację, sterowanie stycznikiem czy zdalną zmianą taryfy. Brak też możliwości transmisji gotowych profilii energii zapisywanych w licznikach.

LoRa – możliwość budowy całkowicie niezależnej, autonomicznej sieci wydzielonej dla OSD co generuje koszty. Trochę szersze pasmo niż SigFox i dzięki temu istnieje możliwość przesyłania większej ilości danych niż w SigFox.

NB IoT / LTE-M –

• dużą zaletą jest brak konieczności budowy własnej sieci (bazuje na sieci operatora telefonii komórkowej)
• możliwość stosowania komunikacji IP co pozwala na użycie obecnych narzędzi i oprogramowania do komunikacji z licznikami energii

NB IoT – wytworzone do transmitowania krótkich, maksymalnie kilkusetbajtowych wiadomości a nie  ciągłej transmisji

LTE-M – pozwala na transmisję większej liczby danych (najwięcej z porównywanych standardów).

Na paśmie energetyki LTE450MHz, można uruchomić NB IoT oraz LTE-M. Nie było to jednak testowane w Tauron.

Na koniec zachęcam do nabycia Smart Grids Polska (1/2019 (21)). Magazyn był udostępniony na V konferencji Inteligentnej Energetyki.