נוקיה *יצרן מערכות התקשורת העיקרי במדינת ישראל. למעלה ממחצית מהתקשורת בכל הרשתות - סלולארי וקווי, פנים-ארצי ובינלאומי, ציבורי וארגוני - עובר דרך פלטפורמות שנוקיה סיפקה לחברות התקשורת ולארגונים בישראל, בין אם מדובר באתרי סלולאר, ליבות רשת , תשתיות ענן, תשתיות סיבים לבית, IP ואופטיקה ועוד*


תשתיות תקשורת לערים חכמות

מאת: שלומי אנג'י, CTO, נוקיה-ישראל

הקדמה: עיר חכמה – מטרות עיקריות

ערים רבות סביב העולם מתהדרות בתואר "עיר חכמה" למרות שהן שונות לחלוטין זו מזו באופן בו הן ממשות זאת. חלקן פורסות מערכות תאורת-לד חכמות, אחרות משתמשות ברחפנים לפיקוח ושיטור, ואילו אחרות מתמקדות בתחבורה שיתופית. מה משותף לכולן?

לעיר חכמה באשר היא יש מספר מטרות אופייניות:

  • שיפור איכות החיים באמצעים טכנולוגיים מגוונים
  • שיפור השירותים לתושב ולמבקר במגוון רחב של תחומים
  • הפחתת זיהום אוויר / שיפור איכות הסביבה – למען הבריאות של כולנו
  • הגברת הבטיחות והביטחון – מלחמה בתאונות דרכים, בפשע, בוונדליזם וכו.
  • שיפור היעילות התפעולית – אותם עובדים ואותם משאבים נותנים שירות רב ו/או טוב יותר לקהילה.
  • ניהול נכסי העיר (פיזיים כגון מבנים, או טכנולוגים כגון מערכות מידע וכו)

איך עושים זאת? האמצעים לכך מגוונים, לדוגמה:

  • אפליקציות המשפרות את האינטראקציה עם התושבים ומאפשרות דיווחי תקלות, העברת משוב, עדכונים על אירועי בידור ותרבות, וכו
  • פיזור חיישנים שונים לצורך ניהול התאורה באזורים שונים בעיר, לצורך ייעול איסוף האשפה רק מפחים מלאים, לצורך איתור חניות פנויות וכו.
  • שימוש במצלמות באיכות גבוהה, נייחות וניידות, כי לנטר אירועים, לזהות מצבים חריגים ולקבל החלטות אפילו בזמן אמת ואפילו באופן אוטומטי
  • שימוש ברחפנים מקצועיים לקבלת תמונת וידאו חיה של המתרחש בעיר, לניהול מצבי משבר, לאיתור לכודים במקרי אסון, למסירת אתרעה ממוקדת לתושבים וכו
  • הקמת חמלי"ם, מערכות שליטה בקרה, אתרעה וניבוי

ככל שישנה הסכמה גלובלית על המטרות והאמצעים הדרושים לעיר חכמה, אין די הכרה והפנמה לגבי חשיבותן של תשתיות התקשורת הדרושות לכך. מדובר בתשתיות-יסוד, אשר עליהן נשען כל פתרון העיר החכמה בדיוק כפי שכל בניין נשען על יסודותיו.

אמנם, חלק מהישומים הלא-קריטיים יוכלו להתבסס גם על תשתיות תקשורת בעלות איכות ירודה/לא-מובטחת. לדוגמה, חיישני פחי האשפה החכמים המתריעים על הצורך בריקון יכולים לסבול תשתית תקשורת פחות יציבה שכן לא ייגרם כל נזק משמעותי אם הדיווח על הפח המלא יגיע באיחור מסוים.

אך מצד שני, כל ישום בעל השלכות קריטיות על המשכיות תפקודית ו/או על חיי אדם חייב להישען על תשתית תקשורת איכותית. לדוגמה, מצלמות המשמשות לניטור תעבורת מכוניות בעיר, לשליטה על רמזורים, ואולי אף למתן גל ירוק לאמבולנס – כל אלו חייבים להסתמך על רשת אמינה ובטוחה.

מודל העיר החכמה של נוקיה

בעידן בו הטכנולוגיה מתפתחת בקצב אקספוננציאלי מחד, ותהליך העיור מואץ מאידך, האתגר העומד בפני העיר בהטמעת טכנולוגיות הוא מורכב.

ישנה חשיבות מכרעת לייצר פלטפורמה רחבה, שתוכל לתת מענה לאתגרי העיר בהווה ובעתיד, ולהקפיד שהטכנולוגיות יכולות לתקשר זו עם זו ולהיות מנוהלות ע"י מערכת אחת ולא ריבוי מערכות.

לחברת נוקיה מודל שלם למימוש עיר חכמה מקצה לקצה. המודל כולל:

  • תשתיות תקשורת (ראו הרחבה בהמשך)
  • תשתיות ענן מקומיות (עם חיבור לענן הציבורי)
  • פלטפורמות ניהול, אנליטיקה ואוטומציה
  • מגוון אפליקציות עירוניות – תודות למערכת שותפויות מפותחת "אקוסיסטם" עם עשרות ספקים
  • פתרונות אבטחת מידע דינמיים – כי התלות הגוברת והולכת בטכנולוגיה מאלצת אותנו להיות זהירים יותר בדבר סיכוני אבטחה

נוקיה הטמיעה פתרונות עיר-חכמה במספר ערים ברחבי העולם, לדוגמה:

  • העיר סאנדי, יפן (רשת סלולאר פרטית סגורה, ורחפנים לטיפול באסונות)
  • מחוז יבלין, צרפת (114 בתי ספר, רשת IPMPLS מרכזית ומאובטחת למצלמות)
  • העיר צ'אטאנוגה, טנסי (העיר הירוקה ביותר בארהב, פתרון פס רחב אופטי לרשויות ומוסדות ציבור)
  • דובאי, איחוד האמירויות (רשת סלולאר פרטית סגורה, ורחפני פיקוח ושיטור)
  • יוון, מספר ערים (פתרונות חניה חכמה)
  • סופיה, בולגריה (ניטור מאגרי מים)
  • סעודיה ורומניה, מספר ערים (תאורה חכמה)

מתווה מומלץ לתשתיות התקשורת בעיר חכמה

תשתיות תקשורת לעיר-חכמה אמיתית צריכות להביא בחשבון את כל צרכי העיר החכמה בהווה ובעתיד הנראה לעין. עליהן לתמוך במגוון שירותים וישומים בשגרה ובחירום, ולתת "שקט נפשי" למקבלי ההחלטות העירוניות מבחינת היכולת להישען עליהן במגוון תרחישים גם כאשר רשתות התקשורת הציבוריות אינן זמינות מסיבה זו או אחרת.

תשתיות התקשורת המומלצות לעיר החכמה מוצגות באיור הבא , מסודרות לפי שכבות:

תיאור השכבות, מלמטה למעלה:

  • תשתית תקשורת מבוססת על עמודים עירוניים -קלה לפרישה, קצב פר נקודה 1Gb/s ומעלה, משמשת חיבור לחיישנים, מצלמות, עמדות טעינה, WiFi ועוד, כל זאת בנוסף לתאורה חכמה. תשתית זו חייבת לאפשר חיבור לאתרי סלולאר 5G (ומעלה) אשר צפויים בשנים הקרובות להיפרס במרחבים העירוניים במרחקים של כ-50 מטר זה מזה. על מנת לתמוך באתרי הסלולאר, תשתית התקשורת הזו צריכה לא רק לתמוך בקצב תקשורת גבוה אלא גם להעביר אות-שעון באופן מדויק, לפי תקן בינלאומי IEEE1588v2 FTS.
  • מערך סיבים אופטיים הפרוסים בצורת "טבעות" סגורות מחוברות בינהן . הסיבים משמשים כצינורות פאסיביים המותקנים פעם אחת לשנים רבות, בדרך כלל בצנרת תת קרקעית. במספר נקודות סביב כל טבעת נמצאים ציודים "אקטיבים" אשר דואגים לשנע דרך הסיבים כמויות המידע עצומות שיגיעו מהחיישנים/מצלמות/בתי-ספר/משתמשים. על מנת להגדיל את כמות המידע בעתיד יהיה צורך לשדרג את הציוד האקטיבי אך לא את תשתית הסיבים שנחפרה מתחת לעיר. החיבור הטבעתי מאפשר שרידות: ניתן להגיע מכל נקודה בטבעת לכל נקודה אחרת בשתי דרכים שונות משני צידי הטבעת. אם הטבעת נחתכה במקום אחד (למשל ע"י טרקטור) עדיין ניתן לשמר את הקשר דרך הכוון השני.
  • קישורים מהטבעות המרכזיות לנכסים עירונים. מדובר בכבלים פיזיים (בשאיפה לסיבים אופטים) ו/או בקישורים אלחוטיים בטכנולוגיית-מיקרוגל. הקישורים יוצאים מאותם מיקומים מרכזיים (אליהם מגיעות הטבעות) ומגיעים לאותו נכס עירוני אשר נדרש לחברו לרשת , למשל בית-ספר, מצלמת-אבטחה או רמזור.
  • רשתות פנים-קמפוסיות מתקדמות המבוססות על סיבים אופטיים מתפצלים. מדובר בטכנולוגיה מודרנית המחליפה את רשתות התקשורת הפנים ארגוניות LAN שלא השתנו בעשרות השנים האחרונות: צמות עבות של כבלי-רשת מנחושת מסוג CAT5/6/7 המחוברים לסוויצ'ים בחדרי תקשורת. הטכנולוגיה האופטית המתקדמת מכונה POL - Passive Optical LAN. היא עושה שימוש בסיבים אשר כל אחד מהם מתפצל ל-32/64/128 קצוות באמצעים פאסיביים ללא צורך בציוד אקטיבי בדרך כגון סוויץ'. טכנולוגית ה-POL הוכיחה את עצמה כאמינה, ירוקה ומאובטחת יותר, וכזו החוסכת משמעותית בשטח רצפה ובהוצאות תחזוקה.
  • מערך ניתוב נתונים מאובטח ואחוד מבוסס IP-MPLS, הטכנולוגיה שהוכיחה את עצמה היטב ברשתות הארציות של ספקי השירות, ובשנים האחרונות אומצה ע"י סקטורים נוספים כגון תחבורה וערים-חכמות. יתרונה העיקרי לרשות המוניציפאלית הוא איחוד כל רשתות-התקשורת שהוקמו לאורך השנים למטרות שונות: פיקוח-עירוני, בקרת-רמזורים, תברואה, מצלמות=אבטחה, בקרות-השקיה, בקרות-תאורה, שלטי-הכוונה ועוד. המערך האחוד והמאובטח מייתר את הצורך בריבוי רשתות תוך חסכון תפעולי משמעותי.
  • רשת סלולארית פרטית P-LTE , מגובה, סגורה ומאובטחת לטובת הרשות המוניציפאלית, לשימושים נייחים וניידים בשגרה ובחירום. מדובר במערכת המותקנת בעיר בשיתוף חברת הסלולאר ונשענת על האנטנות הקיימות (ובמידת הצורך בנוספות) כאשר כל התקשורת המבצעית העירונית מתנקזת מקומית למערך השליטה העירוני ואילו התקשורת האזרחית הרגילה מטופלת על ידי רשת הסלולאר הציבורי. כך מושגים הפרדה ותעדוף של התקשורת המבצעית העירונית לעומת האזרחים הרגילים . המערכת גם מאפשרת זמני תגובה קצרים במיוחד ליישומים קריטיים (לדוגמה מערכת אתרעה למניעת תאונות מבוססת מצלמות-רמזור). מערכת זו גם כוללת קיטים ניידים לפריסה מהירה במקרי אסון. ניתן לחבר למערכת טלפוני סלולאר מוקשחים עם לחצני "לחץ לדבר/לראות" (Push to Talk/Video) וניתן גם להשתמש בה לבקרה על רחפנים ומצלמות. יש לציין כי ההישענות של חלק מהערים על WiFi למטרות שליטה ובקרה אינה מומלצת, שכן ה-WiFi מטבעו נועד לשימושים נייחים ומקומיים-מאד, וללא יכולת להתחייב על טיב שירות .