Идеальным вариантом использования STRIJ является быстрое и экономически эффективное развертывание частных или общественных сетей с высокой плотностью фиксированных или мобильных устройств на любой территории, независимо от коммерческих интересов традиционных операторов мобильной связи.
Сравнение LPWAN-технологий: XNB от «СТРИЖ» и NB-IoT
NarrowBand Internet of Things, NB-IoT, — это беспроводная технология семейства LPWAN для Интернета вещей, реализованная на инфраструктуре мобильных сетей и стандартизированная консорциумом 3GPP с версии 13: LTE-Advanced Pro.
Эта версия была разработана при участии производителей мобильных устройств Huawei, Ericsson, Qualcomm и Vodafone. Каждый из них преследовал свои интересы и предлагал выгодные для себя технические решения.
Содержание
Из-за широкого распространения NB-IoT часто называют тремя различными технологиями, принятыми 3GPP Release 13:
EC-GSM (EC-GSM-IoT)
Расширенное покрытие — GSM — Интернет вещей (EC-GSM-IoT) на основе стандарта eGPRS. Изменения, внесенные в eGPRS, позволяют большинству установленных базовых станций взаимодействовать с устройствами EC-GSM-IoT без необходимости замены или модернизации оборудования. Однако сообщается, что EC-GSM-IoT потребует обновления программного обеспечения для существующих устройств.
LTE Cat-M1
LTE Cat-M1 — это расширение стандарта LTE с более высокими параметрами энергоэффективности. Утверждается, что терминалы LTE Cat-M1 смогут работать в сети LTE без необходимости модернизации базовых станций.
NB-IoT
Суть NarrowBand Internet of Things (NB-IoT) заключается в использовании чипов, которые могут работать в сотовых сетях, но имеют относительно простую логику.
Вместо того, чтобы выработать компромиссное решение, 3GPP включил в публикацию три конкурирующие технологии, оставив выбор за производителями чипов или операторами мобильной связи.
Российские операторы используют устройства, поддерживающие три технологии 3GPP Release 13, причем преобладают устройства Qualcomm.
Технология NB-IoT
Бизнес-модель для операторов мобильных сетей NB-IoT заключается в развитии рынка терминалов IoT и предоставлении коммерческих услуг передачи данных для решений IoT.
Поэтому операторы решений NB-IoT предлагают 3 модели сотрудничества с производителями устройств IoT:
- Продавайте вертикальное решение непосредственно клиенту.
- Продавать услуги IoT клиентам совместно с партнером или через него.
- Продать услугу связи партнеру без взаимодействия с клиентом.
NB-IoT берет на себя роль «транспорта», т.е. передачи данных от устройства к БС. Технология была разработана как дополнение к существующей инфраструктуре.
В России для передачи данных NB-IoT могут использоваться только лицензированные частоты в диапазонах 890-915 МГц и 935-960 МГц с мощностью передачи до 200 мВт.
Использование выделенного частотного спектра обеспечивает стабильность связи и защищает сеть от помех со стороны «чужих» сетей. Многомиллиардные затраты на приобретение лицензионного спектра покрываются доходами мобильных операторов.
В январе 2018 года ГКРЧ разрешила четырем основным мобильным операторам использовать спектр в режиме NB-IoT. Операторы могут использовать старые сети GSM для NB-IoT и сэкономить деньги на покупке нового спектра. Важно помнить, что сети GSM, скорее всего, потребуют модернизации базовых станций (БС) GSM для обеспечения возможности передачи данных в сетях GSM.
Ширина радиоканала NB-IoT равна ширине блока ресурсов LTE — 180 кГц. Это относительно высокий показатель по сравнению с узкополосными технологиями LPWAN.
Этот канал позволяет использовать NB-IoT для приложений со скоростью от 20 000 до 250 000 бит/с. Относительно высокие скорости на практике кажутся излишними для многих приложений IoT, особенно для одного из самых распространенных рынков — учета потребления.
Высокая скорость по сравнению с узкополосными протоколами LPWAN оказывает негативное влияние на другие характеристики: Дальность связи, масштабируемость решения, проникающая способность.
Технология XNB от «СТРИЖ»
В настоящее время коммерческая деятельность STRIJ основана на:
- Продажа готовых IoT-решений напрямую малым, средним и крупным промышленным клиентам,
- Продажа комплексных решений IoT через региональных агентов и партнеров,
- Комплексные продажи устройств и услуг LPWAN интегратору, внедряющему собственные решения IoT.
«Компания STRIJ разработала полный технологический стек для Интернета вещей: Радиопротокол, конечные устройства, базовые станции и серверное программное обеспечение.
В основе технологического стека STRIJ лежит протокол XNB (Extended Narrow Band), который является узкополосным, энергоэффективным и оптимизированным для связи между машинами (M2M) на больших расстояниях. Изначально XNB была разработана для радиопередачи в спектре 868,8 МГц (без лицензии) с мощностью передачи до 25 мВт. Однако XNB может работать и на лицензированных субгигагерцовых частотах, если они доступны.
Поскольку базовые станции и терминалы STRIJ «общаются» в безлицензионном диапазоне, где в эфире находятся сотни устройств из других сетей, защита от помех и коллизий — наложения сигналов — крайне важна.
Для их устранения STRIJ использует сигнал сверхвысокой пропускной способности и специальные алгоритмы приема и передачи:
- Программирование сеансов связи: Алгоритм передачи/приема встроен в само устройство и в базовую станцию,
- использование радиокодирования против помех,
- математические методы и CRC-проверки, которые значительно повышают вероятность правильной доставки.
Сигнал, передаваемый устройством в полосе 100 Гц, и высокая мощность на передаваемый бит в сочетании с высокой чувствительностью приемника обеспечивают отличный бюджет канала в 174 дБм и высокую помехоустойчивость.
Скорость передачи данных в сети STRIJ составляет от 500 до 5 000 бит/с. Поскольку протокол XNB изначально был разработан для сбора и передачи небольших объемов данных со счетчиков и датчиков, указанной скорости более чем достаточно для реализации поставленных задач. Крупномасштабные проекты, осуществляемые STRIJ, требуют высокой степени автономности конечных устройств, большой дальности передачи, масштабируемости и относительно низкой стоимости реализации.
Уже упомянутые SIM-чипы — это будущий резерв мобильных операторов. Устройства, подключенные к Интернету вещей, содержат встроенный электронный чип eSIM, запрограммированный на работу с конкретным поставщиком услуг.
Технические преимущества NB-IoT
Стандарт NB-IoT был определен в 2016 году консорциумом 3GPP в версии 13 (LTE Advanced Pro) и в настоящее время проходит тестирование. Эксперты ожидают, что технология NB-IoT приобретет популярность среди операторов, поскольку ее характеристики означают, что ее обслуживание и эксплуатация обходятся дешевле, чем текущие сети LTE и GSM. Стандарт NB-IoT представляет собой двустороннюю связь, работающую на частотном канале 200 кГц. Чтобы запустить сеть, оператору достаточно установить специальное программное обеспечение на базовой станции. Это имеет большое значение при создании сети IoT на существующих частотах.
В настоящее время 3GPP изучает модель работы сети. Консорциум предлагает три варианта создания сети NB-IoT. Первая — это защитная полоса NB-IoT, что означает выделение отдельного спектра для узкополосного IoT. Второй — «In Band», что означает, что технология будет размещена в защищенном частотном диапазоне сетей LTE. Третий называется «Автономный». Концепция заключается в том, что NB-IoT и LTE работают в одном частотном диапазоне. Таким образом, сеть NB-IoT может быть развернута в частотных диапазонах, в которых в настоящее время работает стандарт GSM, после их модернизации до LTE или в «зонах безопасности» между сетями GSM и LTE. Скорости передачи данных NB-IoT до 200 кбит/с достаточно для устройств, которые время от времени передают однотипные данные в небольших количествах.
В упрощенном виде варианты построения сети NB-IoT можно увидеть на следующем рисунке:
В свою очередь, разработчики обещают, что время автономной работы устройств NB-IoT без подзарядки составит до 10 лет!
Ожидается, что цена терминала NB-IoT составит 5 долларов США.
Следующей важной особенностью технологии NB-IoT является возможность подключения до 100 тысяч устройств NB-IoT к одной ячейке базовой станции, что в десять раз больше, чем в существующих стандартах сотовой связи. Это позволяет получить дополнительные коммерческие выгоды на основе применения аналитики данных IoT с использованием методов Big Data. Благодаря партнерству со смежными отраслями операторы могут продавать аналитические данные третьим лицам в дополнение к продаже услуг связи.
Эти преимущества стандарта NB-IoT позволяют значительно расширить зону покрытия и обеспечить связь в труднодоступных местах и районах.
Проблемы и перспективы развития NB-IoT
Многие отрасли промышленности проявляют интерес к продуктам IoT, повышающим эффективность бизнес-процессов. К ним относятся коммунальные службы, транспорт, здравоохранение, автомобильная промышленность и другие.
Интернет вещей предусматривает более пятидесяти вариантов использования, например, интеллектуальные датчики (электричества, газа, воды), системы управления зданиями, системы охранной и пожарной сигнализации для жилых и коммерческих объектов, персональные датчики электронного здоровья, системы слежения за людьми, животными или объектами, интеллектуальные компоненты городской инфраструктуры (например, уличные фонари или урны), интеллектуальные бытовые приборы и объединенные в сеть промышленные устройства и т.д.
Аналитики считают, что сектор B2B станет движущей силой роста IoT и будет проявлять наибольший интерес к этим продуктам на первом этапе коммерциализации. Это также связано с тем, что структурированный бизнес-процесс легче вписать в смарт-устройство, чем потребности отдельного пользователя. Ожидается, что к 2022 году рынок узкополосного IoT достигнет около 200 миллионов долларов.
Эксперты называют разные цифры количества подключенных IoT-устройств в ближайшие 4-6 лет. Сложность прогнозирования связана с тем, что Интернет вещей имеет большой потенциал в промышленном секторе, который является достаточно энергоемким и требует большого количества подключенных устройств.
Ожидается, что первые испытания стандарта NB-IoT начнутся на рубеже 2016-2017 годов. Пока еще рано говорить о коммерческом развертывании таких сетей. Это связано не только с нехваткой электронных компонентов и проблемами с выделением определенных частот, но и с механизмами регулирования. Представители Huawei отмечают, что сегодня у России нет причин отставать в развитии технологий. Государственные операторы в достаточной степени построили сети LTE, что очень важно для прогресса узкополосного IoT. Помимо Huawei, в число глобальных разработчиков стандарта NB-IoT входят Qualcomm, Intel Corporation, Nokia Networks, Verizon, Samsung Group, AT&T и другие.
Поскольку стандарт NB-IoT только что сформулирован, его концепция все еще находится в стадии разработки. Некоторые разработчики планируют добавить голосовой сервис к сетевой функциональности в будущих версиях, если позволит скорость сети. Также возможно, что NB-IoT станет одним из компонентов спецификации узкополосной сети 5G.
Тестирования сетей NB-IoT
Этим летом компания u-blox анонсировала уникальный модуль для сетей NB-IoT. Он поддерживает услуги, требующие надежного соединения и непрерывной передачи небольших объемов данных. Разработчики утверждают, что батарея прослужит от 10 до 20 лет без подзарядки. Устройство имеет размеры 1,6 x 2,6 см и скорость ввода 227 Кбит/с. Компания U-blox сообщила об успешных аппаратных испытаниях, подтверждающих более высокую эффективность NB-IoT по сравнению с GPRS.
В прошлом году компания уже произвела фурор, разработав стандарт Narrowband IoT. В сотрудничестве с компаниями Huawei и Vodafone было проведено первое испытание стандарта платы NB-IoT. Эксперимент проводился в сети Vodafone путем размещения на базовой станции специального модуля, который посылал сигналы на счетчик воды. Партнеры намерены расширить сферу применения технологии. Компания Huawei, например, планирует разработать этот стандарт для мобильной связи. Однако низкая чувствительность сети NB-IoT к внешним помехам еще не подтверждена.
Для продвижения и развития стандарта NB-IoT компания Huawei подписала меморандум о взаимопонимании с TIM в начале этого года. Партнеры создают открытую лабораторию для организации работы над узкополосным IoT и проведения полевых испытаний.
Очевидно, что спрос на эту технологию будет расти по мере того, как ее характеристики будут соответствовать тенденциям рынка и потребностям потребителей. Она обеспечивает широкое покрытие (в том числе под землей), экономию энергии, возможность подключения большого количества устройств и низкие эксплуатационные расходы.
Более подробную информацию о технологических решениях IoT для мобильных сетей (особенно NB-IoT), эволюции от M2M к IoT в спецификациях 3GPP и других технических особенностях мобильных сетей см. в разделе «Mobile to 6G».
5) Скорость передачи данных. Новейший протокол NB-Iot обеспечивает высокую скорость передачи данных — до 200 кбит/с, в то время как сети LoRa предлагают только до 50 кбит/с. Однако этого вполне достаточно для многих устройств и приложений.
Три способа развернуть NB-IoT
Разработка NB-IoT началась в ЕС. В России мобильные операторы также развернут сети NB-IoT в ближайшие два года.
Стандарт NB-IoT может быть развернут в трех вариантах:
- Автономный,
- в диапазоне,
- В диапазоне.
Различные типы развертывания NB-IoT
Наиболее распространенной является внутриполосная передача. Он широко используется в Европе, где внутриполосные сети NB-IoT развернуты телекоммуникационными компаниями Vodafone, Deutsche Telekom, Telecom Italia Mobile и другими.
Внутриполосное развертывание позволяет использовать NB-IoT в существующих сетях LTE, которые имеют высокое покрытие и обеспечивают необходимое качество обслуживания IoT. Это оптимальный путь для подключения IoT, поскольку он позволяет операторам связи использовать передовые устройства без существенных изменений аппаратного обеспечения. Таким образом, NB-IoT in-band предлагает способ удовлетворить текущий спрос на связь для интеллектуальных устройств.
Несмотря на широкое распространение внутриполосного NB-IoT, у него есть и недостатки. Например, узкополосный сигнал NB-IoT занимает частоту 180 кГц и может создавать помехи для блоков физических ресурсов (PRB) в сетях LTE. В этом режиме NB-IoT занимает операционные ресурсы мобильных сетей.
При внутриполосном использовании NB-IoT PRB отделяются от других PRB на основе динамических характеристик производительности. В частности, обычный PRB для LTE на 6 дБ сильнее, чем PRB для NB-IoT в полосе пропускания и внутриполосной защиты. Спецификации стандарта NB-IoT также вводят другие различия в структуре сигнала, такие как поддерживаемые типы модуляции сигнала, частотная ошибка, величина вектора ошибки (EVM), а также параметры синхронизации и управления каналом.
EVM (Error Vector Magnitude) является важной мерой качества модуляции и производительности передачи и приема по каналу в сложных беспроводных сетях, включая LTE и NB-IoT. Фактически, EVM — это разница между переданным «эталонным» сигналом и принятым (измеренным) сигналом. EVM является полезным показателем качества передаваемого беспроводного сигнала и помогает оценить производительность NB-IoT.
При запуске новой услуги на базе NB-IoT интерференция между PRB является одной из основных проблем. Поэтому тестирование на взаимную интерференцию PRB при измерении EVM является наиболее точным и коммерчески эффективным методом тестирования.
Как протестировать качество развертывания NB-IoT?
Для проверки установки используются современные анализаторы базовых станций, такие как VIAVI CellAdvisor JD745B или JD785B, портативные устройства, которые могут измерять параметры NB-IoT в соответствии со спецификациями 3GPP.
VIAVI CellAdvisor JD785B
Анализаторы могут измерять следующие параметры сигнала NB-IoT:
- Максимальная мощность PRB,
- Динамические характеристики сигнала NB-IoT,
- EVM для катодной связи NPDSCH и других каналов управления и синхронизации,
- Ошибка частоты.
Эти измерения должны быть проверены на этапах разработки NB-IoT и во время регулярных проверок технического обслуживания. Только таким образом мобильные операторы могут обеспечить надежную поддержку IoT, максимальное покрытие и емкость, а также высокое качество услуг.
Альтернативные технологии: LoRaWAN
Следует отметить, что в России уже существует одобренный регулирующими органами стандарт связи для Интернета вещей (LoRaWAN), который позволяет развертывать крупные сети IoT в малонаселенных районах с использованием дешевых базовых станций.
LoRaWAN использует свободные, нелицензированные частоты, которые не пересекаются с NB-IoT. Поэтому можно использовать обе технологии одновременно и выбирать в соответствии с требуемыми характеристиками будущей экосистемы IoT. Таким образом, эти две технологии скорее дополняют друг друга, чем конкурируют между собой.
В нашей стране она стала активнее развиваться в 2016 году, хотя в Европе эти сети распространились еще раньше. Только в декабре 2017 года «Государственная комиссия по радиочастотам» приняла решение о выделении частот для .
Перспективы стандарта в России
Внедрение связи в стандарте NB-IoT было одобрено для российских операторов в конце 2017 года. Этот стандарт позволяет внедрять решения, необходимые в десятках отраслей. NB-IoT необходим в таких отраслях, как логистика, транспорт, энергетика, коммунальное хозяйство, медицина, розничная торговля, системы безопасности, «умный город» и «умный дом» и др.
Мы также должны говорить о существовании конкурирующих стандартов: LoRaWAN и Sigfox. Они используют нелицензируемые частотные диапазоны и применяются также российскими компаниями. Сеть LoRaWAN разрабатывается компанией «ЭР-Телеком Холдинг», которая в сентябре 2018 года объявила о запуске сети промышленного интернета вещей в 52 городах страны.
К концу октября 2018 года к мобильным сетям страны было подключено более 13 миллионов SIM-карт для Интернета вещей. Количество устройств с такими возможностями будет расти, что потребует создания отдельной сети для этих устройств. NB-IoT позволяет построить эту сеть на базе существующих мобильных сетей, что приведет к значительному снижению затрат на инфраструктуру.
Преимущество принятия конкурентоспособного стандарта LoRa заключается в том, что он разрушает монополию мобильных операторов на связь между автоматизированными устройствами. NB-IoT, с другой стороны, использует лицензированный частотный диапазон, который обеспечивает надежность, безопасность и непрерывность передачи данных.
eSIM как прорыв
Уже упомянутые SIM-чипы — это будущий резерв мобильных операторов. Устройства, подключенные к Интернету вещей, содержат встроенный электронный чип eSIM, запрограммированный на работу с конкретным поставщиком услуг.
В нашей стране использование технологии eSIM все еще запрещено законом. В этих обстоятельствах операторы должны аутентифицировать себя с помощью стандартной SIM-карты, вставленной в устройство. Отрасль ждет принятия закона, который позволит отказаться от физических SIM-карт. Министерство связи обещало внести изменения, но пока не готово.
Операторы тестируют SIM-чипы, чтобы быть технически готовыми к их внедрению, когда государство разрешит коммерческое использование этой технологии.
В нашей стране она стала активнее развиваться в 2016 году, хотя в Европе эти сети распространились еще раньше. Только в декабре 2017 года «Государственная комиссия по радиочастотам» приняла решение о выделении частот для .
Преимущества и недостатки
- низкая стоимость единицы продукции,
- Длительный срок службы батареи оборудованного устройства (по сообщениям, до 10 лет),
- Улучшенный прием за счет оптимизации модуляции сигнала,
- Физическая SIM-карта не требуется. В 2016 году был принят стандарт eSIM, который интегрирует все функции модуля идентификации в чип приемопередатчика,
- Высокая пропускная способность сети (до 1 500 единиц на квадратный километр) и дальность действия,
- Низкая частота, благодаря которой достигается хорошее проникновение несущего сигнала,
- Возможность работы на существующей инфраструктуре LTE благодаря спектру 200 кГц,
- защита передаваемой информации,
- активное развитие технологии.
Недостатки этого решения вытекают из его преимуществ:
- Многие устройства NB-IoT большую часть времени работают в энергосберегающем режиме и недоступны на сервере. Это может привести к задержкам в передаче данных,
- нет поддержки мобильности (хотя в новых версиях спецификации этот вопрос решен),
- низкая скорость передачи данных, непригодная для передачи больших объемов данных. Технология не подходит для мультимедиа.
Кроме того, базовые станции, построенные до 2015 года, не поддерживают этот протокол и нуждаются в обновлении.
NB-IoT в России
Для протокола в Российской Федерации доступны следующие диапазоны частот:
В марте 2017 года «МегаФон» запустил сеть NB-IoT в тестовом режиме. В сентябре 2018 года оператор «Билайн» запустил свой первый облачный проект по учету электроэнергии на основе протокола и счетчиков с поддержкой протокола. К июню 2019 года компания активировала более 2500 базовых станций для Интернета вещей в диапазоне 1800 МГц в Москве.
В декабре 2019 года МТС IoT запустил собственную сеть и предложил тариф сети IoT для бизнес-клиентов. Он обеспечивает возможность сбора данных с контрольных и измерительных устройств. Предложение действует на всей территории России.
Выводы
Можно сказать, что NB-IoT — это перспективная технология, которая сочетает в себе лучшие элементы из мира сотовой связи и Интернета вещей. Несмотря на свой относительно молодой возраст, он активно развивается, и несколько компаний уже предлагают решения в секторе IoT с его использованием. Развертыванию и распространению также способствует официальное получение ряда лицензированных частот, что также демонстрирует определенное видение будущего стандарта и технологии со стороны регулятора.
Поскольку рынок умных, подключенных устройств продолжает расти — к концу 2019 года, по оценкам аналитиков, количество IoT-устройств только в России составит около 19,5 млн SIM-карт — спрос на экономичное и функциональное решение будет расти, а технология будет идти в ногу со временем, совершенствуясь и охватывая новые области.
При запуске новой услуги на базе NB-IoT интерференция между PRB является одной из основных проблем. Поэтому тестирование на взаимную интерференцию PRB при измерении EVM является наиболее точным и коммерчески эффективным методом тестирования.
Современное развитие сети
Приверженность мобильной индустрии к технологии низкого энергопотребления (LPWA) на основе стандартов 3GPP свидетельствует о резком увеличении числа поддерживающих и () сетей в мире.
Количество устройств, соответствующих стандарту NB1, также значительно увеличилось, а недавно были выпущены чипсеты и модули, соответствующие стандарту Rel. 14 (NB2).
Согласно данным Глобальной ассоциации поставщиков мобильных устройств (GSA) и ее анализу рынка связи, результаты до конца третьего квартала 2019 года следующие:
- 142 сети построены/развернуты или эксплуатируются 114 операторами,
- 153 оператора активно инвестируют в технологии, по сравнению со 141 оператором в апреле 2019 года, из которых 101 построил/развернул коммерческие сети (по сравнению с 90 шесть месяцев назад),
- 29 Проектирование, тестирование и/или развертывание сети ,
- 23 Оценка/тестирование технологий .
Рынок оборудования подразделяется следующим образом:
- 230 единиц оборудования поддерживают NB1 (включая известные варианты), 103 из которых поддерживают только NB1,
- 7 идентифицированных устройств поддерживают NB2 (5 из которых дополнительно поддерживают NB2, 6 из которых также поддерживают обратный стандарт NB1).
В итоге GSA сообщает, что технологии IoT от 3GPP, в частности, будут доминирующими технологиями LPWA во всем мире, стимулируя огромный рост рынка IoT.
По состоянию на 2018 год 3GPP уже работает над Rel.15! Планируется добавить частоты B4, B14, B71, B72, B73, B74 и B85.
Продукты на основе
В нашей стране она стала активнее развиваться в 2016 году, хотя в Европе эти сети распространились еще раньше. Только в декабре 2017 года «Государственная комиссия по радиочастотам» приняла решение о выделении частот для .
TELEOFIS удалось протестировать и запустить коммерческий продукт на основе технологии GSM/GPRS. В 2017 году при поддержке мобильного оператора мы протестировали и запустили коммерческое устройство, разработанное на основе существующей модели GSM/GPRS. Специально для разработанного продукта мы установили отдельную базовую станцию (БС) рядом с нашим офисом. Таким образом, полный процесс производства коммерческого продукта может быть разработан за очень короткое время!
В настоящее время TELEOFIS производит специализированное оборудование: оборудование для сбора и передачи данных RTU602 (DCTD) от импульсных счетчиков, а также промышленные маршрутизаторы 3G RTU968 и 4G RTU1068, использующие эту технологию в качестве дополнительного канала связи.
Сферы применения устройств на базе технологии передачи
Основные области и сектора, где технология уже используется для передачи данных, следующие:
Использование нового типа устройств или перевод существующих устройств на новые стандарты связи положительно влияет на рост отрасли. В настоящее время осуществляются пилотные проекты, и уже запланировано массовое внедрение устройств на основе этой технологии в регионах и крупных городах России.
Например, в энергетике и коммунальном хозяйстве он используется для дистанционного измерения, контроля и управления различными системами. Например, сбор и передача показаний счетчиков или контроль давления, реагирование и оповещение в чрезвычайных ситуациях.
В промышленном секторе он используется для связи в системах безопасности (различные кнопки, датчики и системы сигнализации), системах кондиционирования воздуха на производственных предприятиях и системах обнаружения утечек жидкостей и газов.
Беспроводная сотовая технология представляется наиболее универсальной, мобильной и относительно экономически эффективной технологией для использования в широком спектре отраслей. Широкий спектр приложений охватывает огромный рынок для разработчиков и производителей устройств, а уже существующие сети позволяют быстро интегрировать устройства в новые или уже существующие системы без необходимости создания собственной инфраструктуры, что позволяет значительно сэкономить средства.
Настраиваемые модули сети и выделенного модема работают с высокой степенью энергоэффективности для автономных устройств и поэтому имеют преимущество перед аналогичными GSM/GPRS-устройствами.
Благодаря всем вышеперечисленным характеристикам, технология занимает высокое место среди других технологий LPWA и поддерживается основными игроками на рынке мобильной связи.
Поскольку LTE является высокоскоростным стандартом, для достижения более высоких скоростей передачи используются дополнительные технологии (QAM256, QAM64, MIMO2×2, MIMO4×4 и т.д.).
NB-IoT платформа от МТС
На официальном сайте МТС уже есть готовое решение для компаний — платформа для управления такими устройствами. Он предлагает:
- Доступ в Интернет для устройств IoT,
- автоматический сбор данных с помощью датчиков,
- оповещение о тревоге.
Это стандартная для отрасли платформа, поддерживающая 10 000 моделей устройств — датчиков, сенсоров, модемов.
Ключевые особенности платформы включают:
- Разработка вертикальных решений для нужд бизнеса,
- удаленное управление устройствами,
- сбор и обработка сенсорных данных,
- Представление данных в виде списков и графиков с выходными отчетами в распространенных форматах,
- настройка правил и исключений,
- взаимодействие с внешними системами.
Управление системой осуществляется через ПК, на котором после установки программного обеспечения можно просматривать состояние датчиков, добавлять новые устройства, обновлять прошивку и в целом контролировать работу.
Эта платформа NB-IoT предназначена для тех, кто реализует проекты IoT, для производителей таких устройств и для разработчиков внешних приложений.
За каждое устройство, подключенное к платформе, взимается плата в размере 100 рублей в месяц. Стоимость сопоставима со стоимостью проекта For Smart Things, но это в промышленных масштабах и совершенно новый способ управления умными устройствами. IoT-платформу можно подключить через форму заявки на официальном сайте — оператор готов разработать индивидуальное предложение для любого коммерческого предприятия.
Сравнение LoRA и NB-IoT
Помимо NB-IoT, существует еще одно решение для «умных» устройств — датчики, которые могут контролировать и обрабатывать огромные массивы на производстве. Это технология LoRa, запатентованное расширение частотного спектра. Между NB-IoT и LoRa есть много общего, но столько же и различий.
1) Лицензия. NB-IoT — это интегрированный стандарт сотовой связи, что означает, что его могут использовать только те, кто уже работает на рынке сотовой связи. Этим компаниям не нужно строить новые вышки, достаточно обновить программное обеспечение и затем предлагать услуги NB-IoT. Для использования спектра требуется лицензия. В случае с LoRa лицензия не требуется, так как это не стандарт сотовой связи. Любая ИТ-компания может работать в среде технологии LoRa.
2) Передача данных. Устройства в сети NB-IoT должны постоянно синхронизироваться с сетью, что расходует заряд батареи. Устройства LoRa работают по-другому: они «спят», пока не будут отправлены новые данные, что означает, что они экономят энергию большую часть времени, поскольку не тратят ее на синхронизацию.
3) Время выполнения. Этот параметр следует непосредственно из предыдущего пункта. Когда устройства не синхронизированы с сетью, время работы аккумулятора увеличивается. Исследования показали, что время автономной работы устройств LoRa в пять раз больше, чем у датчиков NB-IoT.
4) Диапазон чувствительности. Поскольку стандарт NB-IoT тесно связан с инфраструктурой LTE, эти сети будут хорошо работать в сложных городских условиях. LoRa имеет стабильное покрытие независимо от рельефа местности и зданий, поскольку не зависит от сотовой связи. В этом отношении сети LoRa менее затратны.
5) Скорость передачи данных. Новейший протокол NB-Iot обеспечивает высокую скорость передачи данных — до 200 кбит/с, в то время как сети LoRa предлагают только до 50 кбит/с. Однако этого вполне достаточно для многих устройств и приложений.
В целом, LoRa — это технология, которая подходит для высокоскоростных приложений с малыми ресурсами. Он прост в установке, имеет длительный срок службы батареи и может работать в частных корпоративных сетях.
NB-IoT — это стандарт для высокопроизводительных приложений, требующих задержки и регулярной загрузки и отправки информации.
Оба стандарта имеют свой смысл существования, но NB-IoT может быть использован только крупными операторами мобильной связи для серьезных проектов, включающих десятки тысяч устройств. В то же время, создание «умной фабрики» вполне по силам и частной компании, развивающей сети LoRa — это будет гораздо дешевле и эффективнее.
Резюме
Технология NB-IoT — это новый стандарт сотовой связи, разработанный для создания Интернета вещей. Он используется для питания датчиков и модемов в интеллектуальных устройствах в медицине, ЖКХ, транспорте, городской инфраструктуре и т. д.
Интегрированные бизнес-решения для технологии NB-IoT уже предлагают крупнейшие российские операторы мобильной связи — МТС, Мегафон, Билайн.
