Dostępność LoRa w Polsce. Smog i IoT oraz otwarte sieci czujnikowe.

Trochę przewrotny temat ale w HP można sobie pozwolić na więcej

W temacie o pomysłach na monitoring smogu: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3156016.html#16245634 umieściłem luźną informację o sieciach zbierających dane z czujników np.: wykrywacze burz czy też monitoring promieniowania w tych projektach osoba udostępniająca czujnik sama zapewnia jego łączność z internetem.

Trafiłem też na mapę pokazującą bramki sieci LoRa na Świecie: https://www.thethingsnetwork.org/country/poland/ kilka jest też w Polsce.

Tutaj mam pytanie do Was, jak to jest od strony prawnej z udostępnianiem takiej otwartej bramki mającej łączność z internetem. Może trochę przesadzam, ale w obecnej dobie rejestrujemy karty SIM, strony internetowe, kiedyś był pomysł na obowiązek przechowywania logów przez osoby udostępniające internet (czyli teoretycznie AP Wi-Fi w domu też się na to łapie).

Jestem ciekawy jak to wygląda w praktyce i czy przez przypadek osoba, która chce udostępnić bramkę LoRa->internet nie stanie się jakimś operatorem telekomunikacyjnym i nie złamie przy okazji ileś tam paragrafów...

I na koniec zapytam co ogólnie myślicie o otwartych sieciach czujnikowych, które budowane są wysiłkiem hobbystów.

Tutaj jako ciekawostka wideo, w którym autor opisuje jak krok po kroku uruchomił swoją bramkę LoRa w oparciu o Raspberry Pi i modem LoRa:


Oraz urządzenie IoT na RF96:

Zgadza się, LoRa (i inne sieci dla IoT) mają obsługiwać duże ilości urządzeń IoT przesyłających małe ilości danych,
natomiast co do transmitowanej mocy jak sama nazwa wskazuje Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) mają zapewniać duży zasięg przy małym poziomie wypromieniowanej mocy.

Nie znam osób zaangażowanych w LPWAN, jedyną wzmiankę którą udało mi się znaleźć to LoRa we Wrocławiu zbudowana przez Espotel:
http://www.wroclaw.pl/espotel-zbudowal-siec-lora być może idea SMART City wpłynie na rozwój sieci LPWAN w większej ilości miast.

Sam pomysł otwartych bramek LoRa sprzężonych z projektem typu https://www.thethingsnetwork.org wydaje mi się szczególnie ciekawy, jeżeli jesteśmy w zasięgu takiej bramki to po założeniu konta na portalu możemy przesyłać dane z (i do) czujników.

Przeglądając elektrodę zauważyłem że operatorzy GSM widzą biznes w obsłudze ruchu z urządzeń IoT/M2M:
T-Mobile oferuje dwa abonamenty specjalnie dla urządzeń IoT

Ciekawe jak potoczą się dalsze losy IoT i sposobu wysyłania danych przez czujniki do "chmury".

Znalazłem dość długie ale kompletne wprowadzenie do LoRa:
https://www.youtube.com/watch?v=T3dGLqZrjIQ

Co do sposobu realizacji projektu, zastanawiam się jaki byłby właściwy? W zasadzie przy obecnym podejściu pojawiają się wdrożenia i sukcesy, być może nie są globalne ale jest to już przejście z teorii do praktyki.

W LoRa zaciekawił mnie także sposób modulacji inny niż np. OOK lub FSK a posiadający podobny stopień złożoności i nadal będący znacznie mniej złożonym niż np. wszelkiego rodzaju QAM czy idąc dalej OFDM. Modulacja polega na stopniowej zmianie częstotliwości z określonym czasem zamiany tej częstotliwości (ciężko to opisać ale grafika powinna być bardziej czytelna), poniżej zrzuty ekranu z materiału, do którego link podałem wcześniej:

Im wolniejsza zmiana częstotliwości tym większy tzw. współczynnik rozproszenia SF:

Sposób modulacji i zastosowane kodowanie nadmiarowe daje dość ciekawe rezultaty w temacie odporności na zakłócenia i zasięgu w odniesieniu do pobieranej mocy.

Poruszasz ciekawy temat niezawodności i zaufania do sprzętu. To jasne że jedna bramka i np. przyciski SOS byłby nierozsądnym rozwiązaniem, wezwanie pomocy mogłoby nie dotrzeć do odbiorcy. Natomiast jeżeli myślimy o np. SMART City i większej ilości bramek to np. ryzyko ominięcia kilku pakietów, lub nawet braku odbioru sygnałów z jednego przepełnionego kosza na makulaturę niesie mniejsze ryzyko. Można monitorować aktywność zarejestrowanych urządzeń, można przejechać przez miasto mobilną bramką (może przelecieć dronem ) a w ostateczności właściciel kosza może zadzwonić (lub zgłosić poprzez formularz WEB) że kosz się przepełnia a śmieciarki nie widać na horyzoncie...

Co do kwestii bezpieczeństwa rozwiązaniem powinna być kryptografia, oczywiście potrzeba więcej mocy obliczeniowej (lub czasu na przygotowanie pakietu) co przełoży się na zużycie energii. Niektóre mikrokontrolery mają wbudowane bloki realizujące elementy algorytmu szyfrowania symetrycznego AES. Są też dostępne układy sprzętowo wspomagające kryptografię asymetryczną a nawet funkcje skrótu co może być przydatne np. przy określeniu czy ktoś nie próbuje się podszywać pod nasze urządzenie IoT (np. atmelowe rozwiązanie: http://www.atmel.com/products/security-ics/cryptoauthentication/sha-256.aspx ).
Jest bardzo prawdopodobne że pojawią się implementacje podatne na ataki, ale rozwój kolejnych wersji powinien pozwolić na eliminację zagrożeń.

Osobiście SMART City odbieram jako pomysł na uporządkowanie/ujednolicenie obsługi istniejących lub wdrażanych procesów w danym mieście ale także udostępnienie platformy komunikacji dla przyszłych lub dołączanych projektów.
Natomiast od strony klienta jest to szansa na otwarcie dostępu do danych i funkcjonalności co przekłada się na usprawnienie funkcjonowania mieszkańca lub "turysty" np. aplikacje na smartfon ułatwiające poruszanie się komunikacją miejską, zaparkowanie samochodu, sprawne ominięcie korków i prac drogowych lub pobranie informacji o awariach lub planowanych przerwach w dostawach wody, prądu, gazu itp.

Także według mnie idea SMART City powinna wykraczać poza IoT i komunikację dla IoT oraz beacony a powinna dotykać także rozwiązań platform agregujących, przetwarzających i udostępniających dane we wspólnych punktach, do których zainteresowany łatwo dotrze.

Energooszczędność, duży zasięg, duża pojemność sieci, skalowalność, mechanizmy niezawodnościowe, współużytkowanie infrastruktury to elementy, które mogą obniżyć koszty i wyprzeć starsze "mniej optymalne" i zamknięte rozwiązania.

Chyba warto rozgraniczyć działania komercyjne od działań amatorskich.

Podejrzewam że autorzy wspomnianych dwóch przykładowych projektów lokalizatora burz i monitoringu promieniowania na początku również trafiali na wiele opinii, że nie ma to sensu i się nie uda, ale jak się nie spróbuje to ciężko ocenić potencjał pomysłu. Projekty się udały, dołączają kolejne osoby i .... kto im zabroni skoro są osoby które chcą tego spróbować, podobnie jak w https://www.thethingsnetwork.org

Hobbyści którzy budują swoje bramki LoRa w pewnym sensie kojarzą mi się z krótkofalowcami i np. amatorskimi przemiennikami, w Polsce funkcjonuje dziesiątki takich urządzeń nie wspominając o innych pomysłach typu APRS czy Echolnik.

LoRa Alliance stara się standaryzować ten sposób komunikacji, natomiast projekty typu www.thethingsnetwork.org pozwalają agregować bramki w tym samym standardzie. Czy przez atak "od środka" rozumiesz np. próbę wpływu na działanie warstwy zbierającej dane czyli np. www.thethingsnetwork.org ? Taki atak faktycznie może być groźny gdyż może dotyczyć całej infrastruktury bramek LoRa zarejestrowanych w projekcie.

Autor poprzednich materiałów zrobił sobie urodzinowy prezent i pobił rekord odległości połączenia LoRa,
warunki oczywiście specjalnie dobrane, ale efekt mnie zaskoczył: