Сложные производства по всему миру стремительно «умнеют», обрастая IoT-сетями и сонмом различных сенсоров. И такая цифровизация требует соответствующей поддержки со стороны ПО и оборудования. Компания Cisco, один из крупнейших поставщиков сетевых решений, представила новые продукты и услуги, предназначенные специально для «умной» промышленности.

Для индустриальных сред, где важным фактором является компактность, предназначены новые сетевые коммутаторы Catalyst IE3100 в DIN-исполнении. Они работают под управлением Cisco IOS XE и способны функционировать при температурах от -40 до +75 °C, а также защищены от вибрации, ударных нагрузок, пыли и электромагнитных наводок. В зависимости от модели доступно 4 до 18 RJ45-портов 1GbE с поддержкой IEEE 1588v2 (PTP) + два 1GbE-порта RJ45 и/или SFP. Поддержка широко распространённых протоколов EtherNet/IP (CIP), Modbus, GOOSE и PROFINET облегчает интеграцию с уже имеющимся оборудованием.

Коммутаторы Catalyst IE3100. Источник изображений здесь и далее: Cisco

Для беспроводного сегмента, например, для подключения транспортных тележек-роботов, предлагаются новые защищённые точки доступа Catalyst IW9165E и IW9165D. Они легко интегрируются в существующую инфраструктуру, поскольку поддерживают не только режим Cisco WGB, но и универсальный uWGB. Также Catalyst IW9165E может работать в режиме беспроводного клиента. Модель с литерой D защищена по стандарту IP67, а версия E предназначена для закрытых помещений.

Catalyst IW9165D (слева) и Catalyst IW9165E

Радиочасть новинок построена по схеме 2×2 и соответствует стандарту Wi-Fi 6 (802.11ax). Также есть поддержка диапазона 6 ГГц (Wi-Fi 6E) с шириной канала до 160 МГц, но задействовать его можно пока не во всех странах. Проводная часть представлена RJ45-портами 2.5GbE (вход PoE+) и 1GbE, а также M12 X-code. Имеется поддержка Bluetooth 5 LE и встроенный приёмник GNSS. Модель IW9165E поддерживает монтаж на DIN-рейку.

Структура и возможности IoT Operations Dashboard. По нажатию доступно полноразмерное изображение

Служба Cisco Cyber Vision, предназначенная для учёта и контроля промышленного оборудования, а также для его защиты от ИТ-злоумышленников, теперь интегрирована в панель управления IoT Operations Dashboard. Операторы и администраторы могут удалённо развёртывать и обслуживать оборудование, подключаемое к промышленным маршрутизаторам Cisco. Отслеживание местоположения и активности устройства осуществляется в реальном времени, а тесная интеграция с платформой Cisco XDR упростит поиск, оценку и закрытие потенциальных уязвимостей.

По данным на декабрь 2022 года, опубликованным Министерством промышленности и технологий КНР (MIIT), число подключений устройств Интернета вещей к мобильным сетям в Китае достигло 1,8 млрд. Как сообщает ComSoc, это 70 % от общего числа мировых подключений в сфере IoT. Более того, Китай является безусловным лидером на рынке чипов для Интернета вещей.

По статистике Counterpoint Research, на три китайские компании (Quectel, Fibocom и Sunsea) приходится 50 % мировых продаж IoT-модулей, а оператор мобильной связи China Mobile разработал два типа чипов на архитектуре RISC-V и уже поставил 100 млн IoT-модулей для устройств различного назначения. China Telecom преодолела рубеж в 100 млн. пользователей 5G NB-IoT ещё в 2021 году. На деле подключённых устройств больше, чем 1,8 млрд. По статистике MIIT, общее число сотовых подключений в стране составляет 3,528 млрд, из которых 1,845 млрд приходится на IoT-модули. Большинство модулей соответствуют стандарту NB-IoT.

Источник изображения: Jorge Ramirez/unsplash.com

С дальнейшим развитием 5G ожидается стремительное распространение IoT: эти решения уже применяются в коммунальном хозяйстве, для предоставления государственных услуг, в сельском хозяйстве, «умных» домах и т.д. Так, в сфере государственных услуг задействованы 496 млн устройств, в «интернете машин» 375 млн, и 192 млн — в устройствах «умного» дома. Число конечных пользователей устройств Интернета вещей впервые в истории страны превысило число пользователей мобильных аппаратов. Другими словами, в местных сотовых сетях 52,3 % подключений приходится на устройства Интернета вещей, а остальные — на телефоны и смартфоны.

По прогнозам местного правительственного аналитического центра CAICT, уже к 2030 году в Китае будут десятки миллиардов IoT-устройств, подключённых к сетям мобильной связи, владельцами которых является местная «большая тройка»: China Mobile, China Telecom и China Unicom. Хотя пока совокупные доходы отрасли относительно невелики, с учётом темпов роста и отсутствия конкурентов извне операторы могут рассчитывать на то, что IoT превратится в стабильный источник дохода. В качестве аналогии ComSoc приводит параллель с 5G — ёмкость сетей и число абонентов растут невероятными темпами, но финансовая отдача пока тоже невелика.

Разработчик и производитель электроники «АТБ электроника» представил партию мини-станций LoRaWAN для промышленного интернета-вещей (IIoT). В течение 2022 года компания заменила компонентную базу на несанкционную, произвела тестовые образцы с новыми комплектующими и их отладку. Разработку серии собственных изделий для IIoT «АТБ электроника» начала два года назад.

Мини-станции доступные в четырех форм-факторах: M.2, mini PCIe, USB и в стандартном уличном исполнении (IP67, PoE). Например, мини-базовая станция ATB-LW-USB-GATEWAY с подключением по USB 2.0 позволяет быстро развернуть восьмиканальный LoRaWAN-шлюз. Устройство имеет защиту IP41, а диапазон рабочих температур простирается от от −30 до +75 °C. Мини-базовая станция разработана и произведена в Москве на собственных производственных мощностях «АТБ Электроники» и прошла сертификацию ЕАС.

Изображение: «АТБ электроника»

На начало 2023 года прошли сертификацию и готовы к производству промышленных партий базовые станции в форм-факторах M.2/mPCIe/USB. Уличная базовая станция проходит подготовку к сертификации и будет доступна к производству во втором квартале. Помимо флагманских моделей ОЕМ-оборудования для промышленного интернета вещей «АТБ Электроника» разработала модемы и датчики, а также серию промышленных мини-компьютеров и процессорных модулей.

Компания ASRock Industrial объявила о заключении соглашения о сотрудничестве с Canonical с целью сертификации Ubuntu для своих промышленных аппаратных платформ и материнских плат. Партнёрство позволяет ASRock предлагать устройства, поддерживающие все функции Ubuntu, тогда как Canonical обеспечит выпуск обновлений безопасности в течение 10 лет. Первым производителем промышленных компьютеров, присоединившимся к программе Ubuntu IoT Hardware, стала компания DFI, а позже к ней присоединилась компания ASUS.

Благодаря сотрудничеству с Canonical новейший промышленный IoT-контроллер ASRock Industrial iEP-5000G получил сертификацию Ubuntu. Решение оснащено процессором Intel Atom x6000E (Elkhart Lake). Есть два слота DDR4-3200 SO-DIMM (суммарно до 32 Гбайт), коннектор M.2 2280 (PCIe 3.0 x2 или SATA-3), слот microSD, посадочное место для накопителя SFF, три сетевых порта 1GbE, три последовательных порта, по два разъёма USB 3.2 и USB 2.0, интерфейсы HDMI 2.0b и D-Sub.

Кроме того, могут быть установлены адаптеры M.2 Key B 3042/3052 и M.2 Key E 2230 с поддержкой 5G/4G (есть слот для SIM-карты) и Wi-Fi/Bluetooth. Габариты составляют 58 × 125 × 157 мм, вес — 1,3 кг. Допускается монтаж на DIN-рейку. Диапазон рабочих температур простирается от -40 до +70 °C.

Компания МТС объявила о переводе своей платформы Интернета вещей IoT Hub на собственное ПО. «Перезапуск платформы МТС IoT HUB и перевод инфраструктуры продуктов NB-IoT на собственное программное обеспечение позволил МТС сделать работу устройств Интернета вещей независимой от зарубежных компаний и внешних событий, а также гарантирует их стабильную работу», — говорится в сообщении.

Задача платформы IoT HUB заключается в том, чтобы предоставить внутренним B2B- и B2C-продуктам МТС инструменты для быстрого подключения умных устройств для управления, получения телеметрии и аналитики. Говорится, что благодаря полному отказу от решений зарубежных поставщиков и развитию платформы на собственных разработках, МТС может гарантировать бесперебойную и качественную работу своих продуктов IoT. Это, в частности, гаджеты для умного дома, решения «Цифровой водоканал», «Цельсиум», «Умная кнопка» и др.

Источник изображения: pixabay.com

«Наша команда завершила масштабную работу по построению собственной платформы Интернета вещей, которая полностью заменит иностранные решения. К обновлённой платформе будут подключены все выпущенные и готовящиеся к запуску устройства NB-IoT и умного дома. В данный момент мы сфокусировались на подключении внутренних продуктов, но в следующем году планируем расширяться на весь внешний рынок для партнёрских интеграций, чтобы сделать выбор для наших пользователей по-настоящему большим», — заявляет оператор.

Шведский производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson объявил о заключении соглашения по продаже своих убыточных подразделений IoT Accelerator и Connected Vehicle Cloud, которые специализируются на решениях для Интернета вещей и автомобильной промышленности. Покупателем выступила американская компания Aeris Communications.

Ericsson IoT Accelerator обслуживает более чем 9000 предприятий по всему миру, которые управляют примерно 95 млн подключённых устройств. В их число входят около 22 млн изделий с поддержкой технологии eSIM. Что касается Connected Vehicle Cloud, то это, как утверждается, наиболее функциональная IoT-платформа для автомобилей на сегодняшний день. К ней подключены приблизительно 6 млн транспортных средств в 180 странах.

Источник изображения: Ericsson

В свою очередь, компания Aeris, основанная в 1996 году, предоставляет услуги в сегменте Интернета вещей, в частности, обеспечивает предприятия интеллектуальной сотовой IoT-связью. В списке партнёров Aeris значатся Vodafone, Softbank, AT&T, T-Mobile и др. Решения Aeris ориентированы на такие сегменты, как транспорт, энергетика, автомобилестроение и здравоохранение. Она даёт сервис-провайдерам возможность монетизировать новые услуги.

После закрытия сделки IoT-платформы Aeris и Ericsson объединят более 100 млн IoT-устройств в 190 странах. Слияние планируется завершить в I квартале 2023 года после получения необходимых разрешений со стороны регулирующих органов. В связи со сделкой Ericsson прогнозирует единовременные расходы в размере $106 млн. В дальнейшем продажа активов позволит снизить квартальные потери на $24 млн. В этом году компания также потеряла порядка $130 млн в связи с уходом из России.

Сингапурская компания UnaBiz, являющаяся владельцем обанкротившегося разработчика LPWAN- и IoT-решений Sigfox, сообщила о привлечении $25 млн в ходе расширенного раунда финансирования Series B. Деньги будут направлены на научные исследования и опытно-конструкторские разработки, а также на расширение ассортимента продуктов.

Компания UnaBiz, основанная в 2017 году в Сингапуре, предлагает продукты IoT на основе технологий LTE-M, NB-IoT и LoRa. В 2018-м UnaBiz получила финансовую поддержку в размере $10 млн в рамках инвестиционной программы Series A. Раунд финансирования B начался в октябре 2021 года. Тогда компания привлекла $25 млн от SPARX Group при участии CDIB, G K Goh и Thaioil. Теперь получено ещё $25 млн: на этот раз деньги выделили SPARX Group, а также G K Goh Holdings и Optimal Investment.

Источник изображения: pixabay.com

Полученные средства помогут UnaBiz в развитии решений, в том числе на платформе Sigfox. Компания Sigfox, основанная в 2010 году, подала заявление о защите от банкротства во Франции в начале нынешнего года, сославшись на низкие продажи продукции и сложные условия в IoT-отрасли в связи с пандемией и неблагоприятной макроэкономической обстановкой. Впоследствии UnaBiz приобрела фирму Sigfox и её дочернее предприятие Sigfox France SAS примерно за €25 млн.

Помимо новых GPU с архитектурой Ada компания NVIDIA на конференции GTC 2022 анонсировала множество новинок и не последней из них стала новая периферийная платформа IGX, призванная вывести «умную» промышленность на новый уровень. Главный упор в IGX сделан на обеспечении повышенной безопасности, причём как информационной, так и физической.

Использовать совместный труд роботов в промышленности пытаются уже давно, но до недавних пор такие решения были нестандартными и весьма дорогостоящими. IGX призвана обеспечить безопасность, стандартизацию и высокий уровень производительности, достаточный для современной робототехники.

Сердцем платформы IGX являются высокоинтегрированные модули серии Jetson AGX Orin, сочетающие в себе достаточно мощный процессор общего назначения, GPU-ускоритель, ускорители ИИ, машинного зрения, а также отдельный сопроцессор sMCU, отвечающий за обеспечение безопасности в проактивном режиме. Последний работает в комплексе с новыми программными расширениями, легко интегрируемыми в большинство коммерческих ОС благодаря сопутствующему программному стеку NVIDIA AI Enterprise.

NVIDIA IGX. Здесь и далее источник изображений: NVIDIA

Что касается проактивной защиты, то, к примеру, получив сигнал с видеокамер о том, что человек приближается к «зоне ответственности» роботов, система автоматически изменит траекторию движения последних, предупредит сотрудников, а также на основании полученных данных скорректирует поведение роботов в дальнейшем. Также с помощью технологии «цифровых двойников» можно будет провести симуляцию, дабы заранее выяснить возможные точки потенциально опасных столкновений машин и людей.

NVIDIA IGX сделает подобные сценарии безопасными

Производительность центрального модуля IGX составляет 275 Топс в режиме INT8. Обеспечение сетевых возможностей возложено на плечи современного сетевого адаптера ConnectX-7, гарантирующего прецизионные тайминги, позволяющие использовать платформу не только в промышленности, но и в медицине, где вопросы безопасности и точности жизненно важны.

Естественно, индустрия нового поколения не может обойтись без унифицированных средств управления и обеспечения кибербезопасности. Весь комплекс решений на базе новой платформы IGX может развёртываться и управляться с единой консоли с помощью облачной системы NVIDIA Fleet Command. За безопасность при этом отвечает выделенный контроллер. На более высоком уровне за интеграцию новой платформы в единую экосистему отвечает фреймворк NVIDIA Metropolis, с помощью которого можно создавать по-настоящему крупномасштабные комплексы, включая целые «умные города».

Программно-аппаратный состав новой платформы

Отдельного упоминания заслуживает то, что новая платформа NVIDIA IGX избрана в качестве основы разработчиками медицинских систем, в частности, цифровой и робо-хирургии, такими как Activ Surgical, Moon Surgical и Proximie. Это стало возможным как благодаря аппаратным свойствам платформы, таким как низкая латентность и гарантированное время отклика, так и сочетанию фреймворков MONAI и Clara Holoscan.

Первый позволяет обучать специфические ИИ-модели на основании массивов медицинских данных. Эти модели затем могут интегрироваться с помощью Clara Holoscan SDK в реальные системы ультразвукового сканирования, эндоскопии или робохирургии. Помимо встроенных средств ускорения IGX, Clara Holoscan поддерживает и внешние ускорители NVIDIA RTX A6000, а технология Rivermax обеспечит передачу видеоданных для робота-хирурга на скорости 100 Гбит/с прямо в набортную память GPU.

Комплекты разработчика IGX Orin будут доступны заказчикам в начале следующего года. Уже достигнуты соглашения с производителями встраиваемого оборудования ADLINK, Advantech, Dedicated Computing, Kontron, Leadtek, MBX, Onyx, Portwell, Prodrive Technologies и YUAN; уже испытывает новинку в деле Siemens. Также NVIDIA сотрудничает с Canonical, Red Hat и SUSE в целях обеспечения долговременной поддержки платформы, срок которой составит не менее 10 лет.

На мероприятии Intel Industrial Summit компания показала новые решения для периферийных вычислений и промышленных систем: платформу Atom x6000E, а также новые процессоры Pentium и Celeron серий N/J и индустриальные версии Core i3/i5/i7 11-го поколения известного как Tiger Lake. Для x6000E, Pentium и Celeron используется классический, «старый» 10 нм, а кристаллы Tiger Lake производятся с использованием «нового» 10 нм, так называемого SuperFIN.

Платформа Intel Atom x6000E (Elkhart Lake) универсальна и позволяет решать широкий круг задач. Она может применяться в производящей промышленности и энергетике, в системах управления «умного города», в здравоохранении и медицине и во многих других отраслях, где требуется обработка достаточно серьёзных входных потоков данных в реальном времени. При этом платформа отвечает самым строгим требованиям безопасности.

По сравнению с предыдущими процессорами Atom аналогичного назначения в серии x6000E однопоточная производительность возросла в 1,7 раза, многопоточная — в 1,5 раза, а производительность графической подсистемы вдвое. Для повышенной временной точности в новинках реализована поддержка технологий Intel Time Coordinated Computing (TCC) и Time-Sensitive Networking (TSN).

Как и полагается современной SoC для периферийных вычислений, в составе x6000E имеются блоки критографических ускорителей, а для IoT имеется интегрированный микроконтроллер ARM Cortex-M7, отвечающий за работу Intel Programmable Services Engine (Intel PSE). Он работает независимо от остальных блоков и предоставляет возможности удалённого управления SoC, обработки низкоскоростного ввода-вывода от различных сенсоров, запуск приложений реального времени и синхронизацию. Есть также и чисто аппаратные средства обеспечения ИТ-безопасности, объединённые под именем Intel Safety Island.

Также в целях обеспечения надёжности реализован широкий спектр средств удалённого мониторинга и управления, как в режиме in-band, так и в out-of-band. Включение, выключение, сброс и перезагрузку можно выполнять даже если система в целом не отвечает. Модели Atom x6427FE и x6200FE отвечают стандартам функциональной безопасности IEC 61508 и ISO 13849, они прошли соответствующую сертификацию, так что использовать их можно и в системах жизнеобеспечения, в комплексах управления АЭС или нефтеперабатывающего предприятия.

Серия Intel Atom x6000E включает в себя процессоры с двумя или четырьмя ядрами, их частотный диапазон составляет от 1,0 до 1,9 ГГц, в турборежиме частота может временно увеличиваться до 3,0 ГГц. Аналогичные частотные формулы имеют и Pentium/Celeron, базирующиеся на ядрах Tiger Lake (11 поколение). Контроллер памяти может работать либо с LPDDR4x (4×32 бита, максимум 4267 Мт/с, 16 Гбайт при 3200 МГц, всего до 64 Гбайт) или DDR4 (2×64 бита, 3200 Мт/с, максимум 32 Гбайт, всего до 64 Гбайт), есть поддержка in-band ECC для обычных модулей без ECC. Объём кеша составляет 1 Мбайт у самой младшей модели, во всех остальных случаях он равен 1,5 Мбайт.

В соответствии с современными требованиями к графике, новинки Atom поддерживают подключение до трёх независимых дисплеев с разрешением 4K при 60 Гц, для этого служат интерфейсы Display Port 1.3 и HDMI 2.0b. Также поддерживается подключение экранов по eDP или MIPI DSI. Сам графический движок Intel UHD Graphics может иметь конфигурацию с 16 или 32 исполнительными блоками, работающими на частоте до 400 МГц, а в турборежиме — и до 800 МГц. Они поддерживают различные режимы вычислений для работы в качестве инференс-системы. Новые SoC Intel выполнены в едином корпусе FCBGA1493, однако под крышкой скрываются два кристалла — вычислительный и PCH.

У более мощных процессоров с ядрами Tiger Lake графика тоже намного мощнее, она представлена блоками Iris Xe, которых в составе чипа может быть до 96, к тому же новая графическая архитектура лучше подходит для систем принятия решений (инференс) и задач машинного зрения. Такая графическая подсистема может одновременно обрабатывать до 40 потоков видео в формате 1080p при 30 кадрах в секунду, а выводить — либо четыре потока 4K, либо два, но уже в 8K.

Подобные мощности позволяют использовать Tiger Lake в системах, для которых требуется детерминированная, строго синхронизированная по времени работа, либо в гибких системах машинного зрения с ИИ-компонентами. Безопасности способствует возможность полного шифрования содержимого оперативной памяти.

Коммуникационные возможности новых промышленных процессоров Intel также соответствуют требованиям времени: новые SoC несут на борту три MAC-контроллера, способных работать на скорости 2,5 Гбит/с, причём, в моделях с поддержкой TSN обеспечивается режим реального времени с минимальными задержками. Также общение «с внешним миром» происходит посредством 8 линий PCI Express 3.0, четырех портов USB 3.1 и 10 портов USB 2.0. Имеется два порта для подключения флеш-накопителей с интерфейсом UFS 2.0. В референсной платформе Intel реализована и поддержка UART и JTAG (разъём MIPI-60).

У более мощных Tiger Lake из серий i3/i5/i7 возможности несколько иные: встроенных MAC два, один из которых работает в режиме 1GbE, другой поддерживает cкорость 2,5GbE, в некоторых моделях дополнен поддержкой Time-Sensitive Networking. Поддерживается подключение дискретного сетевого контроллера I225LM/IT. Что касается беспроводной части, то имеется поддержка Wi-Fi со скоростями до 1,73 Гбит/с, а также Bluetooth 5.0. Для расширения инференс-способностей поддерживается подключение дополнительного ускорителя Intel из серии Movidius. Также реализованы стандарты PCIe 4.0 (четыре линии) и Thunderbolt/USB 4 (четыре порта).

Теплопакеты достаточно скромные: от 4,5 до 12 Ватт у Atom, до 28 Ватт у Tiger Lake. Улучшенный техпроцесс позволяет последним быть существенно быстрее аналогичных Core 8 поколения, в зависимости от характера нагрузки это до 23% (однопоточная) или до 19% (многопоточная), а графическая подсистема и вовсе практически в три раза быстрее за счёт новой архитектуры.

Новые процессоры имеют широкий спектр программной поддержки. В первую очередь, это, естественно, Microsoft Windows 10 IoT Enterprise и Yocto Project Linux, разрабатываемая сообществом Yocto совместно с Intel. Поддерживается также запуск Ubuntu, Wind River Linux LTS и Android 10 (только 64-битная версия). Для Tiger Lake также заявлена совместимость с Wind River VxWorks.

В качестве загрузчика может использоваться как обычный BIOS/UEFI, так и открытые Intel Slim Bootloader и coreboot. Часть, отвечающая за подсистемы безопасности и реального времени, работает под управлением Zephyr RTOS, также открытой. В число партнёров Intel, отвечающих за код BIOS, входят American Metatrends, Thundersoft, Byosoft, Insyde и Phoenix.

Для создания ПО компания предлагает расширенный комплект разработчика: инструменты для реализации Time Coordinated Computing, Intel Media SDK, набор Intel для OpenVINO, Intel System Studio и Intel Context Sensing SDK. Intel понимает всю важность рынка периферийных вычислений, за которым, судя по всему, будущее промышленности: любая производственная задача будет неизбежно порождать серьёзные потоки данных и требовать от системы управления минимальных задержек. Именно поэтому периферийные вычислительные устройства, к которым относятся и новые процессоры Intel, столь важны. Неудивительно, что компания уделяет много внимания как аппаратным возможностям, так и программным компонентам в новой платформе.