NB-IoT: вузька смуга – широкі перспективи



Тема «Інтернету речей» (IoT) стає однією з найбільш популярних останнім часом. За даними Міжнародного енергетичного агентства (International Energy Agency), обсяг цього ринку до 2020 року складе трильйони доларів: у світі буде більше 14 млрд підключених IoT-пристроїв, при тому що людей, які користуються Інтернетом, буде всього близько 3,5 млрд. Для підключення пристроїв «Інтернету речей» можуть використовуватися як дротові, так і бездротові технології. У даній статті ми зосередимося на перспективи мобільних операторів на IoT-ринку і більш докладно зупинимося на можливостях технології NB-IoT.

Багато мобільні оператори створили спеціальні IoT/M2M-підрозділи, щоб обслуговувати зростаюче число компаній, що впроваджують мобільні IoT-рішення. Ряд великих операторів придбали нішеві компанії, щоб обслуговувати більш широку частину ланцюжка створення вартості IoT-рішень. По мірі зростання ринку стає очевидним, що для багатьох варіантів використання таких рішень існуючі стільникові технології недостатні в силу обмеженого покриття, високої вартості кінцевих пристроїв і малого терміну служби елементів живлення.

Нинішні стільникові мережі забезпечують досить широку зону покриття в розвинених регіонах, але навіть там воно часто вимагає від термінального пристрою роботи на високій потужності, що скорочує термін служби батарей. Крім того, стільникові мережі не оптимізовані під рішення, які працюють в режимі «передачі час від часу невеликих обсягів даних».

Важливим аспектом є вартість. Мобільні пристрої, що працюють на GSM, 3G і LTE, призначені для реалізації цілого спектру послуг, включаючи мобільний голосовий зв'язок, обмін повідомленнями і передачу даних з високою швидкістю. Проте існує великий клас рішень, що не потребують підтримки цих функцій – необхідна всього лише низькошвидкісна, але надійна передача даних. Саме це потрібно для великого класу M2M — і IoT-додатків (рис. 1).


Рис. 1. Позиціонування технології LPWAN у порівнянні з 2,5-4G.
Джерело: Avnet.


Рішення з елементом живлення з терміном служби кілька років у поєднанні з недорогим термінальним пристроєм не може бути реалізовано на існуючих стандартах стільникового зв'язку, так як вони не підтримують необхідні механізми енергозбереження. Це зона, де перспективно впровадження рішень на базі LPWA, які не вимагають підтримки вищезазначених функцій, але надійно забезпечують низькошвидкісну передачу даних. А використання традиційних стільникових технологій в цій галузі занадто дорого.

Low-Power Wide-area Network — «енергоефективна мережу далекого радіусу дії» — бездротова технологія передачі невеликих за обсягом даних на великі відстані, що забезпечує середу збору даних з датчиків, лічильників і сенсорів.

Низьке енергоспоживання є важливою умовою для 80% випадків використання LPWA, включаючи такі програми, як «розумні» лічильники, пересувна електроніка, смарт-паркування. Багато варіанти використання IoT вимагають малої ціни і потужності з практичних міркувань, таких як простота установки або ризик крадіжки. Слід зазначити, що потенціал ринку IoT-рішень, що вимагають низькошвидкісного з'єднання дешевих датчиків малої потужності, набагато більше ринку пристроїв, що вимагають високошвидкісних підключень і відносно високої энергопоребления (рис. 2.)


Рис. 2. Ринок IoT-рішень, що вимагають низькошвидкісного з'єднання дешевих датчиків малої потужності, має великий потенціал

Ринок LPWA існує вже близько десяти років, однак підтримуючі його технології носять фрагментарний характер і не стандартизовані. Нова технологія NB-IoT (Narrowband IoT) долає ці недоліки: вона вдало апробована на IoT-додатках, і в середині 2016 року 3GPP (3rd Generation Partnership Project) планує прийняття нового міжнародного стандарту мобільного зв'язку для NB-IoT-пристроїв, який буде застосовуватися у ліцензованому діапазоні частот і підтримуватися провідними операторами мобільного зв'язку.

NB-IoT надає широку область покриття, низьке енергоспоживання, можливості швидкої модернізації існуючої мережі, обіцяє тривалий (до 10 років) термін служби батареї, низьку вартість терміналу, plug and play, високу надійність і безпеку. NB-IoT відповідає вимогам ринку LPWA, дозволяючи телеком-операторів працювати з вже традиційними напрямками IoT, такими як «розумні» датчики витрати води, газу, електрики, спостереження за об'єктами на базі наддешевих ($5) і масово підключаються (50 тис. на соту) IoT-пристроїв, а також відкриває нові можливості в таких додатках, як Smart City і електронна охорона здоров'я.

NB-IoT дозволяє підключити більше пристроїв, а також отримати додаткову комерційну вигоду на основі застосування аналізу IoT-даних методами Big Data. На базі співпраці з суміжними галузями оператори, в доповнення до продажу послуг зв'язку, отримують можливість продавати аналітичні дані третім особам.

Таким чином, ряд ринкових тенденцій обумовлює зростаючий попит на програми NB-IoT.

На думку Huawei, найбільший потенціал для NB-IoT-сервісів може бути реалізований у першу чергу в таких галузях, як сільське господарство, охорона здоров'я, системи забезпечення безпеки, транспорт, логістика, промислове виробництво, «розумні» міста, «розумні» будинки, роздрібна торгівля.

Розрахунки Huawei показують, що тільки в Німеччині за найближчу п'ятирічку NB-IoT принесе $1,67 млрд (див. рис. 3). Прогнози Huawei засновані на аналізі різних варіантів використання NB-IoT-додатків, які можуть бути розгорнуті в різних галузях. Модель в даний час передбачає більше п'ятдесяти варіантів використання, включаючи інтелектуальні датчики (на електрику, газ, воду), управління об'єктами, системи охоронної і пожежної сигналізації для дому та комерційної нерухомості, персональні датчики «електронного здоров'я», системи відстеження людей, тварин або предметів, елементи інфраструктури «розумного» міста (наприклад, вуличні лампи або сміттєві контейнери, підключені промислові інструменти і тощо).


Рис. 3. Прогноз доходів операторів від підключення NB IoT-пристроїв в Німеччині за п'ятирічку (млн $)

При загальній сумі $1,67 млн річний дохід від підключення NB-IoT-пристроїв протягом п'яти років складе $334 млн, що еквівалентно збільшенню доходів німецьких операторів на 2,2% завдяки запуску послуг NB-IoT. Це означає, що навіть при консервативною оцінкою NB-IoT є перспективним напрямком.

Є цілий ряд характеристик, які роблять технологію NB-IoT оптимальною для розгортання LPWA. Наприклад, покращене покриття всередині приміщень – на 20 дБ вище, ніж у GSM, низьке енергоспоживання, можливість підключення великої кількості пристроїв. Можливість підключення великої кількості датчиків дозволяє забезпечити повне підключення всіх пристроїв в домогосподарствах. При можливості підключення близько 50 тис. пристроїв на соту і щільності в 1500 домогосподарств на квадратний кілометр в кожному можна підключити по 40 пристроїв.

NB-IoT має досить велику екосистему – в основному завдяки підтримці з боку ряду провідних операторів.

3GPP пропонує три сценарії розгортання: NB-IoT Guard Band, In Band and Stand Alone.


Рис. 4. Сценарії розгортання NB-IoT

Перший сценарій – коли дозволений спектр знаходиться поза зони дозволених частот традиційних технологій 3GPP-UMTS/LTE. Другий – коли в якості робочого діапазону використовується захисний інтервал для технологій LTE. І третій, найменш оптимальний, – коли витрачаються ресурси дозволеного спектру LTE-частот.

Розгортання NB-IoT у смугах частот 700, 800 і 900 МГц є оптимальним, оскільки вони вже мають велику встановлену базу. Для мобільних операторів, що працюють з GSM 900 МГц або LTE 800 МГц, необхідні відносно невеликі вкладення, щоб швидко розгорнути NB-IoT.

Говорячи про участь мобільних операторів в IoT-проектах, слід зазначити, що можливі різні бізнес-моделі. Найпростіша – це тільки надання зв'язку: в цьому випадку оператор бере на себе мінімальну відповідальність і отримує мінімальний ARPC (Average Revenue Per Customer – середній дохід клієнта).

Наступний рівень в ланцюжку надання доданої цінності – статус «Оператор NB IoT», тобто надання мережі як послуги. Крім забезпечення зв'язку, тут виникають додаткові сервісні можливості, наприклад аналітичної обробки одержуваних даних методами Big Data і комерційної реалізації цієї аналітики.

І нарешті, третій рівень – коли оператор виступає як сервіс-провайдер, відповідальний за системну інтеграцію, впровадження, навчання і супровід сервісу. Це варіант, при якому ARPC різко зростає, але і ступінь відповідальності провайдера збільшується.

На базі NB-IoT можуть бути побудовані рішення для підключення як персональних, домашніх, публічних, так і індустріальних IoT-додатків (рис. 5).


Рис. 5. Чотири сценарії використання NB IoT

  • User case – варіанти використання; IoT Appliance – домашні IoT-пристрої.
  • IoT Personal – персональні рішення IoT; IoT Public – публічні рішення IoT.
  • IoT Industry – індустріальні рішення IoT.
Найбільш поширеним рішенням з числа публічних слід назвати підключення до мобільної мережі «розумних» лічильників (рис. 6) – це дозволяє економити час працівників за рахунок використання віддаленого збору даних про витрати води, електрики і газу.


Рис. 6. Підключення до мобільної мережі «розумних» лічильників

До цієї ж категорії слід віднести рішення з підключення датчиків попередження та оповіщення. Наприклад, сповіщення про вторгнення в житло, сповіщення про задимлення або підвищеній температурі, що може бути пов'язано з пожежею.

Серед публічних рішень хотілося б згадати так звані «розумні» сміттєві контейнери. Такий контейнер може повідомляти, наскільки він повний, і тим самим оптимізувати роботу комунальних служб з вивезення сміття. На підставі інформації з датчика контейнера може бути розрахований оптимальний маршрут руху і переданий водія сміттєвоза.

Перспективним слід назвати і рішення «розумна парковка» (рис. 7), побудована на базі недорогого геомагнітного сенсора.


Рис. 7. Рішення для організації «розумної» паркування

Індустріальні IoT-програми в основному використовують пристрої з низьким енергоспоживанням, наприклад у випадку рішень щодо забезпечення логістики та відстеження вантажів. Технологія дозволяє контролювати розташування вантажів, а попередження і рекомендації можуть направлятися технічним працівникам на їх смартфони в реальному режимі часу.

Відслідковувати можна не тільки вантажі, але і індустріальні об'єкти – з допомогою кріплення модуля, що передає інформацію про його місцезнаходження. Широкі можливості для NB IoT відкриваються і в додатках «розумного» сільського господарства. Тут також затребуване використання датчиків для автоматизації поливу, попередження про нештатних ситуаціях (наприклад, у теплиці підвищена температура або закінчується вода в резервуарах тощо). Датчики можуть надсилати інформацію про склад кормів для тварин, відстежувати вміст у них певних компонентів, збирати дані для аналізу.

Говорячи про додатки для «розумного» будинку, слід зазначити, що зазвичай вони розгорнуті на базі технологій малого радіусу дії, таких як Z-Wave і ZigBee, а підключення до Інтернету йде через домашній шлюз. Однак прилад з вбудованим NB-IoT-чіпсетом може стати кращим рішенням.

Хороші перспективи у NB IoT і для підключення персональних пристроїв. Останнім часом набувають популярності портативні гаджети для фітнесу і контролю за станом здоров'я, за допомогою яких користувачі можуть моніторити ступінь своєї фізичної активності, підраховувати витрачені калорії, вимірювати тиск, пульс і інші параметри.

На закінчення слід ще раз підкреслити, що NB-IoT відкриває нове поле діяльності для мобільних операторів, і їм слід інвестувати в ці рішення вже сьогодні, щоб вчасно зайняти частку на цьому перспективному ринку.

Автор: Олександр Прохоров
Джерело: www.it-weekly.ru/analytics/tech/83261.html

www.vk.com/huaweirussiaofficial
www.facebook.com/huaweirus
www.linkedin.com/company/huawei-russia
www.twitter.com/huaweirus

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.