«МегаФон», Huawei и «Большая Тройка» представили для российского рынка комплексное решение в сегменте интернета вещей, которое позволяет предприятиям ЖКХ и управляющим компаниям оперативно получать информацию о потреблении ресурсов, автоматически контролировать расходы, моментально определять баланс и избавиться от платежных разрывов. Жителям, которые начнут использовать в своих квартирах новую технологию, больше не придется снимать показания вручную, кроме того, следить за расходом электроэнергии, воды и газа, а также сравнивать статистику разных месяцев можно будет через удобное мобильное приложение.
Что говорят представители компаний?
Продукт обладает значительными преимуществами перед существующими на рынке альтернативами благодаря использованию стандарта NB-IoT, который в России «МегаФон» развивает вместе с Huawei и планирует уже в 2017 году ввести в коммерческую эксплуатацию. Его энергоэффективность позволяет подключенным устройствам работать до 10 лет без замены аккумулятора, диапазон сети обеспечивает бесперебойную передачу данных даже в помещениях с затрудненным приемом сигнала мобильной связи, а низкая стоимость радиомодуля обеспечивает доступность внедрения.Удобство решения также заключается в его комплексности: созданное совместно с российским разработчиком информационных систем в сфере ЖКХ, компанией «Большая Тройка», оно решает все вопросы, связанные с переходом на интеллектуальную систему измерений – от производства счетчиков до установки платформы для сбора и анализа показаний через одно окно. Решение от «МегаФона», Huawei и «Большой Тройки» появится на рынке сразу после запуска стандарта NB-IoT и позволит комплексно решить задачу подключения приборов учета в сети для управляющих компаний и предприятий ЖКХ.
Что такое NB-IoT?
NB-IoT, она же Narrowband IoT, - это частный случай Low-Power Wide-area Network или энергоэффективной сети дальнего радиуса действия. Речь идет о беспроводной технологии передачи небольших по объему данных на большие расстояния, ориентированной на сбор данных с различных датчиков, счетчиков и сенсоров. Ключевым недостатком Low-Power Wide-area Network за все десять лет развития этой технологии была значительная фрагментация имеющегося оборудования и отсутствие стандартизации.Новая технология NB-IoT, а именно она используется компаниями «МегаФон», Huawei и «Большая Тройка», решает проблемы всех предыдущих продуктов в сегменте энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия и сохраняет преимущества. Во-первых, NB-IoT прошла успешные испытания в устройствах, приложениях и сервисах интернета-вещей, во-вторых, получила одобрение 3rd Generation Partnership Project и будет применяться в лицензируемом диапазоне частот, а главное - поддерживаться основными операторами мобильной связи. Кроме того, датчики с использованием технологии NB-IoT очень компактные и надежные, а главное, они представляют низкий интерес для вандалов и грабителей.
Как мы уже сказали, NB-IoT предоставляет широкую область покрытия, низкое энергопотребление и длительный срок службы, возможности быстрой модернизации существующей сети, низкую стоимость терминала, высокую надежность и безопасность. Стоимость NB-IoT датчика для учета расхода воды, газа, электричества и слежения за объектами составляет около 5 долларов, а благодаря небольшим объемам передаваемых данных, на одну соту может быть подключено до 50 000 таких датчиков.
Использование NB-IoT в квартирах - это дорого?
Даже если представить, что расходы по установке датчиков в полном объеме лягут на владельца квартиры, стоимость непосредственно квартирного оборудования по нашей оценке может составить примерно 1500-3000 рублей в зависимости от разводки коммуникаций. По подсчетам экспертов, цена одного NB-IoT составляет около пяти долларов. С учетом подключения, переход на новую технологию интернета вещей может обойтись жильцам до 5000 тысяч рублей. Не исключено, что по факту стоимость установки датчиков и само оборудование может быть субсидировано со стороны муниципалитета, а также третьих лиц, заинтересованных в получении больших данных об использовании ресурсов.NB-IoT - это только сбор данных?
В первую очередь, проект «МегаФона», Huawei и «Большой Тройки» повысить точность сбора данных для компаний в сфере ЖКХ и увеличить их эффективность за счет автоматизации и стандартизации данных, а также возможности контроля в реальном времени. Во вторую - обеспечит удобство жильцов, которые смогут в любой момент времени отслеживать расход воды, тепла, газа и электричества, а также отказаться от ежемесячной необходимости списывания и передачи данных с приборов учета.А если пофантазировать?
Если пойти дальше, то можно легко себе представить возможность не просто получать сведения о расходе, но также повысить безопасность квартиры на случай форс-мажора и значительно снижать расходы за счет контроля предоставляемых услуг. Например, пользователи могут получать сведения о внезапном скачке расхода воды в то время, когда в квартире никого нет. Это может сигнализировать о протечке в трубах, но с помощью через приложение пользователь мог бы перекрыть подачу воды в квартиру. Нетипичный расход электроэнергии стал бы индикатором невыключенного электроприбора, что может привести к пожару. Кроме того, подключение к интернету приборов учета и дальнейшее добавление датчиков из сегмента интернета-вещей к системам коммуникаций могло бы позволить удаленно управлять водоснабжением, электричеством и теплом в квартире. А именно, начать использовать нераспространённые в России умные термостаты типа Nest для управления климатом в дома и дистанционного изменения температурных режимов радиаторов, теплых полов и систем кондиционирования в разных помещениях.Вернемся к реальности.
Централизованная установка датчиков для управления приборами в квартирах - это история из более отдаленного будущего. В настоящий момент речь все-таки идет только об оснащении датчиками приборов учета электроэнергии, воды и газа. Однако уже сам факт реализации интернета-вещей в квартирах на уровне предприятий ЖКХ и управляющих компаниях свидетельствует о приближении значительного прогресса и доступности все новых и новых технологий сегмента IoT в домах и квартирах. Кроме того, это в очередной раз демонстрирует то, насколько в России быстро реализуются массовые новейшие технологии: развитие мобильной связи и качество мобильного интернета, наличие Wi-Fi сети в московском метро и общественном транспорте, распространенность бесконтактной оплаты в торговых точках и развитие мобильных платежных систем типа Apple Pay и Samsung Pay.ПАО "МегаФон" и Qualcomm Technologies Inc. успешно завершили совместное тестирование возможностей технологии Narrow Band IoT LTE (NB-IoT - узкополосный Интернет вещей). Для тестирования был задействован диапазон 900 МГц. В "МегаФоне" отметили, что проведенный тест позволяет подготовить формализованные требования для производителей IoT-модулей, разработчиков ПО, системных интеграторов, которые планируют разрабатывать и внедрять свои устройства для работы на сети "МегаФона" в стандарте NB-IoT. Внедрение технологии NB-IoT является еще одним шагом в подготовке инфраструктуры "МегаФона" для запуска сетей мобильной связи пятого поколения.
"МегаФон" и Qualcomm провели тестирование технологии NB-IoT на базе Федерального центра исследований и разработок оператора в Петербурге. В тестировании NB-IoT в качестве конечного устройства был задействован тестовый абонентский терминал на базе многорежимного модема Qualcomm MDM9206, а со стороны сети использовалось оборудование Huawei. Тестировалась технология NB-IoT в диапазоне 900 МГц.
"Проведенный тест позволяет подготовить формализованные требования для большого числа производителей IoT-модулей, разработчиков ПО, системных интеграторов, которые планируют разрабатывать и внедрять свои устройства для работы на сети "МегаФона" в стандарте NB-IoT", - сообщили в "МегаФоне".
"МегаФон" активно готовит инфраструктуру для массового подключения устройств Интернета вещей. Технология NB-IoT обеспечит массовое подключение к сети различных устройств, которые находятся в труднодоступных местах и должны работать длительное время без замены батареи. Кроме того, эта технология предполагает использование лицензируемого диапазона частот, что гарантирует надежность, безопасность и непрерывность передачи данных. Внедрение технологии NB-IoT является еще одним шагом в подготовке инфраструктуры "МегаФона" для запуска сетей пятого поколения, которые позволят увеличить не только скорости передачи данных, но и емкость сети, эффективно подключая устройства разных типов", - отметил руководитель федерального центра исследований и разработок "МегаФона" Николай Сидоров.
Вице-президент компании Qualcomm по развитию бизнеса в Восточной Европе Юлия Клебанова сказала, что NB-IoT и eMTC - оптимальные технологии для эффективного соединения и подключения IoT-устройств, таких как мобильные платежные устройства (POS), трубопроводы, счетчики воды, газа и электричества, а также для создания систем управления активами и "умных" городов. "Мы удовлетворены результатами совместного тестирования технологии NB-IoT и различных пользовательских сценариев с "МегаФоном". Наш коммерчески доступный чипсет Qualcomm MDM9206 дает возможность решать все эти задачи уже сейчас. Это еще один важный шаг в сторону появления новых услуг и сервисов для частных и корпоративных абонентов в России", - заявила Юлия Клебанова.
"Компания Tele2 пока не тестировала технологию NB-IoT. Мы видим большие перспективы для развития бизнеса в сфере IoT и будем ее исследовать", - ответила корреспонденту ComNews пресс-секретарь Tele2 Ольга Галушина. Пресс-службы ПАО "Мобильные ТелеСистемы" и ПАО "ВымпелКом" (бренд "Билайн") вчера воздержались от комментариев.
Как ранее сообщал ComNews, МТС и компания Nokia уже протестировали комплексное решение из области IoT. На LTE-сети МТС в диапазоне 1800 МГц в Москве компании протестировали радиоинтерфейс NB-IoT с возможностью подключения широкополосных и узкополосных устройств с использованием нового радиочипа (см. ComNews от 3 ноября 2016 г.).
"К сожалению, Россия не попала в список тех стран, где уже развернуты или идет развертывание коммерческих сетей NB-IoT, - несколько европейских стран, Южная Корея и Китай", - сказал корреспонденту ComNews руководитель департамента беспроводных технологий J`son & Partners Consulting Виталий Солонин.
По его словам, в оптимистичном сценарии первые фрагменты сетей NB-IoT в крупных городах РФ могут появиться до конца 2017 г. - в первой половине 2018 г. Однако, добавил Виталий Солонин, запусков в национальном масштабе стоит ждать не ранее чем через год-два.
Президент Ассоциации Интернета вещей (АИВ) Андрей Колесников думает, что российские операторы связи запустят сети NB-IoT в коммерческую эксплуатацию не раньше осени 2018 г. "И будет это для начала фрагментарно, следом за первыми массовыми IoT-проектами", - считает он.
С развитием Интернета вещей (Internet of Things, IoT) количество подключений к сетям мобильной связи операторов увеличится в разы. По прогнозам Ericsson, к 2021 г. общее количество подключенных к интернету устройств в мире составит 28 млрд. Из них 1,5 млрд составят потребительская электроника и умные автомобили, взаимодействующие друг с другом посредством сетей мобильной связи. В ближайшие годы количество межмашинных подключений (Machine-to-Machine, M2M) будет расти на 25% в год, большая часть поставляемых на рынок M2M-устройств будет поддерживать стандарт LTE . По мере роста рынка IoT становится очевидным, что для многих вариантов использования таких решений существующие технологии мобильной связи недостаточны в связи с недостаточным покрытием, высокой стоимостью оконечных терминалов и малым сроком службы их элементов питания.
Инновационной технологией Интернета вещей является решение узкополосного IoT (Narrow-Band IoT или NB-IoT). Это беспроводная узкополосная разновидность глобальных сетей с низким энергопотреблением (Low Power Wide Area, LPWA), которая в первую очередь предназначена для приложений межмашинного взаимодействия (М2М). Стандарт NB-IoT откроет компаниям, специализирующимся на предоставлении телекоммуникационных услуг, широкий спектр новых возможностей. В частности, существенно увеличит доходность операторов от одного абонента (Average revenue per user, ARPU). Технология NB-IoT займет свою низкоскоростную нишу в классе решений, где приоритетное значение имеет бесперебойная передача данных и низкое энергопотребление.
Технические преимущества NB-IoT
Стандарт NB-IoT был специфицирован консорциумом 3GPP в 2016 году в Release 13 (LTE Advanced Pro) и в настоящее время проходит тестирование. Специалисты полагают, что технология NB-IoT получит популярность среди операторов, т.к. ее обслуживание и эксплуатация обойдется им дешевле, чем передовых на сегодняшних день сетей LTE и GSM. Это обусловлено ее характеристиками. Стандарт NB-IoT представляет собой двустороннюю связь, действующую в частотном канале шириной 200 кГц. Для того, чтобы запустить сеть в эксплуатацию, оператору всего лишь необходимо установить на базовой станции специальное программное обеспечение. Это актуально, если развертывать IoT-сеть уже на существующих частотах.
3GPP продумывает модель функционирования сети. Консорциум предлагает три варианта развертывания NB-IoT сети. Первый – это NB-IoT Guard Band, т.е. для Narrowband IoT будет выделен отдельный частотный спектр. Второй – это In Band, т.е. технология будет размещена в защитном частотном интервале сетей LTE. Третий – получил название Stand Alone. Согласно его концепции, NB-IoT и LTE работают в одном частотном диапазоне. Таким образом, сеть NB-IoT можно развернуть в частотных диапазонах, в котором в настоящее время функционирует стандарт GSM, после их рефарминга в LTE, или в «защитных» интервалах между сетями GSM и LTE. Скорость передачи данных в NB-IoT достигает 200 кбит/с, что является достаточным для устройств, периодически передающих однотипные данные небольшого объема.
В упрощенном виде варианты развертывания NB-IoT сети можно представить в виде следующей иллюстрации:
В свою очередь разработчики обещают, что срок службы элемента питания оборудования NB-IoT без подзарядки будет достигать 10 лет!
Ожидается, что цена терминала NB-IoT составит $5.
Следующей важнейших особенностей технологии NB-IoT является возможность подключать к одной соте базовой станции до 100 тысяч устройств NB-IoT, что в десятки раз превышает возможности действующих стандартов мобильной связи. Это позволяет получить дополнительную коммерческую выгоду на основе применения анализа IoT-данных методами больших данных (Big Data). В рамках сотрудничества со смежными отраслями операторы, в дополнение к продаже услуг связи, получают возможность продавать аналитические данные третьим лицам.
Такие преимущества стандарта NB-IoT позволяют значительно увеличить зону покрытия, обеспечив связь труднодоступных местах и регионах.
Проблемы и перспективы развития NB-IoT
Многие отрасли деятельности проявляют интерес к продуктам IoT, которые повышают эффективность бизнес-процессов. В первую очередь это ЖКХ, транспортная сфера, здравоохранение, автомобильная промышленность и др.
Интернет вещей предусматривает более пятидесяти вариантов использования, включая интеллектуальные датчики (на электричество, газ, воду), управление объектами, системы охранной и пожарной сигнализации для дома и коммерческой недвижимости, персональные датчики «электронного здоровья», системы отслеживания людей, животных или предметов, элементы инфраструктуры «умного» города (например, уличные лампы или мусорные контейнеры, «умного» дома и подключенные промышленные инструменты и т. п.).
Аналитики полагают, что именно В2В-сегмент станет движущей силой развития Интернета вещей и именно он будет проявлять наибольший интерес к данным продуктам на первом этапе их коммерциализации. Это также объясняется тем, что зашить в комплектацию «умного» устройства структурированную бизнес-процедуру проще, чем потребности частного пользователя. Ожидается, что объем рынка узкополосного (Narrowband) IoT к 2022 году достигнет порядка 200 млн. долл.
Специалисты называют различные цифры о количестве подключенных в ближайшие 4-6 лет IoT-устройств. Сложность прогнозирования объясняется тем, у Интернета вещей большой потенциал в промышленной сфере, которая является достаточно энергоемкой и требует большого числа подключенных устройств.
Ожидается, что первые тесты стандарта NB-IoT начнутся на границе 2016-2017 гг. Говорить о коммерческом развертывании подобных сетей пока рано. Это связано не только с недостатком электронных компонентов и проблемами распределения выделенных частот, но и с регуляторными механизмами. Представители Huawei отмечают, что на сегодняшний день у России нет причин оставаться позади развития технологии. Федеральные операторы достаточно прочно внедрили сети LTE, что очень важно для прогрессирования Narrowband IoT. Среди мировых разработчиков стандарта NB-IoT, помимо Huawei, можно назвать Qualcomm, Intel Corporation, Nokia Networks, Verizon, Samsung Group, AT&T и другие.
Учитывая, что стандарт NB-IoT только сформирован, их концепция еще оттачивается. Ряд разработчиков планируют расширить функционал сети в последующих релизах голосовым сервисом, т.к. скорость работы сети позволяет это сделать. Также, скорее всего, NB-IoT станет одной из составляющих спецификации сетей (Narrowband 5G).
Тестирования сетей NB-IoT
Летом текущего года компания u-blox объявила о выпуске первого в своем роде модуля для сетей NB-IoT. Он поддерживает сервисы, для работы которых необходимо надежное соединение и продолжительная передача небольших данных. Разработчики заявляют, что элемент питания прослужит без подзарядки от 10 до 20 лет. Размер устройства составляет 1,6х2,6 см, а предельная скорость входящего потока – 227 Кбит/с. U-blox сообщила об успешных испытаниях оборудования, подтвердивших большую эффективность NB-IoT по сравнению с GPRS .
Данная компания уже «засветилась» сенсациями в развитии стандарта Narrowband IoT в прошлом году. В партнерстве с Huawei и Vodafone было организовано первое в истории тестирование пре-стандарта NB-IoT. Эксперимент проводился на сети Vodafone с помощью крепления на базовую станцию специального модуля, который подал сигнал на водный счетчик. Партнеры намерены расширить сферу применения технологии. Например, в планах Huawei развернуть данный стандарт для организации мобильной связи. Однако для этого необходимо подтвердить низкую чувствительность сети NB-IoT к внешним помехам.
С целью популяризации и развертывания стандарта NB-IoT, Huawei в начале этого года подписало соглашение о намерениях с компанией TIM. Партнеры создают открытую лабораторию для организации работ над узкополосным IoT и проведения испытаний в полевых условиях.
Очевидно, что спрос на данную технологию будет расти, т.к. ее характеристики соответствуют рыночным тенденциям и потребительским потребностям. Она предоставляет широкое покрытие (в том числе в подвальных помещениях), энергосбережение, возможность подключения большого количества устройств и низкую стоимость их обслуживания.
Более подробную информацию о технологических решениях Интернета вещей в сетях мобильной связи (в частности, NB-IoT), эволюции сетей M2M к IoT в спецификациях 3GPP, а также о других технических особенностях работы сетей мобильной связи читайте в книге "Мобильная связь на пути к 6G ".
NarrowBand Internet of Things, NB-IoT - беспроводная технология семейства LPWAN для Интернета вещей, реализуемая на базе инфраструктуры сотовых сетей и стандартизированная консорциумом 3GPP релизом 13: LTE-Advanced Pro.
В создании релиза участвовали производители оборудования для сотовых операторов: Huawei, Ericsson, Qualcomm и Vodafone. Каждый из них преследовал свои интересы и предлагал выгодные для себя технические решения.
Благодаря широкому распространению и удачному названию, под NB-IoT зачастую подразумевают три разные технологии, принятые релизом 13 3GPP:
EC-GSM (EC-GSM-IoT)
Extended Coverage – GSM – Internet of Things (EC-GSM-IoT) технология основана на стандарте eGPRS. Изменения, внесенные в eGPRS, позволяют использовать большинство установленных базовых станций для общения с EC-GSM-IoT устройствами без замены или модернизации аппаратного обеспечения. Вместе с тем, заявлено, что для работы EC-GSM-IoT потребуется обновление ПО существующего оборудования.
LTE Cat-M1
LTE Cat-M1 - дополнение стандарта LTE с более высокими параметрами энергоэффективности. Заявляется, что конечные устройства LTE Cat-M1 смогут работать в LTE-сети без модернизации базовых станций.
NB-IoT
Суть NarrowBand Internet of Things (NB-IoT) заключается в использовании чипов, способных работать в сотовых сетях, но имеющих сравнительно простую логику.
Вместо выработки компромиссного решения, 3GPP включила в релиз три конкурирующих между собой технологии, выбор которой отдан на откуп производителям чипов или сотовым операторам.
Российские операторы используют оборудование, поддерживающее три технологии релиза 13 3GPP, но преобладает оборудование от Qualcomm - с ним работают сотовые операторы «Мегафон» и «ВымпелКом».
В 2016 году о стратегии развития NB-IoT- решений на своем оборудовании заявила компания Мегафон.
Технология NB-IoT
Бизнес-модель сотовых операторов, работающих на технологии NB-IoT заключается в развитии рынка конечных IoT-устройств и предоставлении коммерческих услуг по передаче данных для решений Интернета вещей.
Так, компания «Мегафон» предлагает 3 модели партнерства операторов и поставщиков IoT-устройств:
- Продажа вертикального решения клиенту напрямую.
- Продажа IoT-сервисов клиентам совместно с партнером или через него.
- Продажа услуги связи партнеру без взаимодействия с клиентом.
NB-IoT выполняет роль «транспорта» - доставки данных от устройства до БС. Технология создавалась как надстройка для работы на уже существующей инфраструктуре.
В России для вещания NB-IoT могут использоваться только лицензируемые частоты в диапазоне: 890-915 МГц и 935-960 МГц при мощности передатчика до 200 мВт.
Использование выделенного спектра обеспечивает стабильность связи и защищает сеть от помех «чужих» сетей. Миллиардные затраты на покупку лицензированных частот покрываются доходами от бизнеса сотовых операторов.
В декабре 2018 года ГКРЧ планирует разрешить «большой четверке» сотовых операторов использование частот в режиме NB-IoT.
В случае положительного решения ГКРЧ операторы смогут использовать под NB-IoT старые GSM-сети и сэкономить на покупке новых частот. Для вещания в GSM-сетях, вероятно, потребуется модернизация GSM-базовых станций (БС), что выльется в необходимость дополнительных инвестиций.
Ширина NB-IoT радиоканала равна ширине ресурс-блока LTE – 180 кГц. Это относительно высокое значение по сравнению с узкополосными LPWAN-технологиями.
Такой канал позволяет использовать NB-IoT для приложений со скоростью от 20 000 до 250 000 бит/сек.
Сравнительно высокие скорости на практике выглядят избыточными для многих IoT приложений, в частности, для одного из наиболее массовых рынков - диспетчеризации приборов учета в ЖКХ.
Высокая, относительно узкополосных LPWAN-протоколов, скорость отрицательно сказывается на других характеристиках: дальности связи, масштабируемости решений, проникающей способности.
Технология XNB от «СТРИЖ»
Коммерческая деятельность «СТРИЖ» сегодня основана на:
- продаже готовых IoT-решений как мелким и средним, так и крупным индустриальным клиента напрямую;
- продаже готовых IoT-решения через региональных дилеров и партнеров;
- комплексной продаже устройств и услуг LPWAN-связи для интегратора, внедряющего собственные IoT-решения.
Логотип протокола XNB
«СТРИЖ» разработал полный стек технологии для Интернета вещей: радиопротокол, конечные устройства, базовые станции и серверное ПО.
В основе стека технологии «СТРИЖ» лежит узкополосный, энергоэффективный и оптимизированный для межмашинного (M2M) обмена данными на больших расстояниях протокол XNB (Extended Narrow Band). XNB изначально разработан для передачи радиосигнала в спектре 868,8 МГц (не требует лицензирования) при мощности передачи до 25 мВт. При этом, XNB может работать и на лицензируемых субгигагерцовых частотах, при наличии таковых.
Из-за того, что базовые станции и конечные устройства СТРИЖ «общаются» в нелицензированном диапазоне, где в эфир выходят сотни устройств из других сетей, необходима защита от помех и коллизий - наложений сигналов.
Для их устранения «СТРИЖ» использует сверхузкополосный сигнал и специальные алгоритмы приема-передачи:
- планирование сеансов связи: алгоритм приема-передачи, зашитый в самом устройстве и базовой станции;
- использование помехоустойчивого кодирования радиосигнала;
- математические методы и CRC-проверки, позволяющие существенно повысить вероятность корректной доставки.
Сигнал, передаваемый устройством в полосе 100 Гц, и высокая энергетика на каждый бит передаваемой информации, вкупе с высокими показателями чувствительности приемника, обеспечивают превосходный бюджет канала связи в 174 дБм и высокую помехоустойчивость.
Скорость обмена данными в сети «СТРИЖ» составляет от 100 до 9600 бит/сек. Так как протокол XNB изначально разрабатывался для снятия и передачи небольшого объема данных с приборов учета и датчиков, указанной скорости более чем достаточно для реализации целевых задач. Масштабные проекты, реализуемые «СТРИЖ», требуют высокой автономности конечных устройств, большой дальности приемо-передачи, масштабируемости и относительно низкой стоимости внедрения.
Базовые станции
NB-IoT
Ключевые характеристики базовых станций: чувствительность, дальность связи и емкость.
Предполагаемая дальность связи NB-IoT станции - до 15 километров в сельской местности. Однако, судя по показателю бюджета связи - 164 дБ и низкой чувствительности приемника: -127 дБм, вряд ли базовая станция сможет в городских условиях «услышать» «умные» устройства на расстоянии дальше, чем 2-3 километра.
В городах, по оценкам операторов, ограничивающим фактором станет не дальность, а емкость сети (способность принять и обработать сигналы от устройств-абонентов). Для его нивелирования предполагается довести плотность сети в городе до 1 базовой станции на квадратный километр, на которые приходятся всего несколько тысяч датчиков (до 4000 согласно расчетам специалистов).
Эта задача будет решаться либо за счет использования GSM-сети (в случае положительного решения ГКРЧ), либо затратами на новые БС с поддержкой NB-IoT.
Вероятно, перед операторами встанет задача модернизации некоторой части оборудования: базовые GSM-станции, выпущенные ранее 2015 года, не поддерживают стандарт NB-IoT и нуждаются в аппаратном «апгрейде». GSM-оборудование, выпущенное после 2015 года, обновляются программно.
Модернизация инфраструктуры для сетей NB-IoT будет находиться в значительной зависимости от коммерческих перспектив конкретных территорий.
Малая дальность связи будет ограничивающим фактором проникновения покрытия традиционных сотовых сетей в малонаселенных районах: селах, автомагистралях, полях.
С учетом вышеописанных факторов, перспективы распространения NB-IoT за пределами крупных городов представляются ограниченными.
XNB от «СТРИЖ»
Благодаря тому, что базовая станция «СТРИЖ» способна одновременно обрабатывать до 5 000 каналов в нелицензируемом 500 кГц диапазоне, ее емкость составляет до 1 000 000 устройств в сутки. Подтвержденный радиус действия БС - до 10 километров в условиях городской застройки и до 50 километров на открытой местности.
Базовую станцию «СТРИЖ» отличает высокий бюджет канала связи в 174 дБм. Преимущество в 10 дБ по сравнению с бюджетом NB-IoT дает трехкратное увеличение дистанции связи или дополнительные 2 бетонные стены в доме.
Улучшения, вносимые в протокол XNB, не влияют на аппаратную часть станций и вносятся на программном уровне. Обновление ПО происходит централизованно с сервера и занимает не больше минуты.
Вывод
Вследствие более низкой чувствительности, а также «фиксированного», стационарного расположения сотовых вышек, NB-IoT-станция может «слышать» не все сигналы, из-за чего появляются «слепые зоны» покрытия, особенно в труднодоступных местах. «Умные» счетчики не поставишь в подвал или железный шкаф, что критично для организации масштабных решений учета ресурсов в ЖКХ.
На практике это означает, что БС сотового оператора не примет показания от 20 из 100 установленных на первых этажах дома приборов учета. Эффективность и целесообразность такого решения с точки зрения пользователя снижается до нуля. При этом, телеком-оператор не будет ставить дополнительную дорогостоящую NB-IoT станцию для устранения относительно небольшого «белого пятна» на карте покрытия.
Такой подход не окупит затрат на приобретение новой БС, процедуру согласования оборудования и монтажа.
Стоимость развертывания сети для Интернета вещей
В России с 2014 года частоты для оказания услуг мобильной связи распределяются на аукционах.
Базовые станции «СТРИЖ» не требует лицензирования и согласований на установку. Будь то предприятие со 120 датчиками температуры в отдаленном районе или застройщик с 5 000 «умными» счетчиками
Проект федерального покрытия телематической сетью «СТРИЖ» для Интернета вещей на транспорте может быть реализован с помощью мобильных БС, встраиваемых в транспортные средства, и развертывания сети стационарных базовых станций - их небольшая стоимость позволяет это сделать.
Проект федерального покрытия телематической сетью «СТРИЖ» для Интернета вещей на транспорте может быть реализован с помощью мобильных БС, встраиваемых в транспортные средства, и развертывания сети стационарных базовых станций - их небольшая стоимость позволяет это сделать.
Затраты на обслуживание базовой станции «СТРИЖ» составляют около 400 рублей в месяц: оплата интернет-трафика и 11 киловатт-часов электроэнергии - столько потребляет одна люминесцентная лампочка.
Вывод
Высокая стоимость оборудования, его обслуживания и неподъемная для малого и среднего бизнеса цена лицензирования радиочастот будут и дальше сдерживать развитие NB-IoT технологии.
Развертывание сети на неосвоенной операторами территории: в сельской местности, дорогах повлечет затраты на инфраструктуру, подведение коммуникаций и различные согласования (капитальное строительство сотовых вышек). Удаленные районы, очевидно, не могут быть охвачены операторами NB-IoT-сетей, как минимум, ближайшие 7 лет. Разворачивать сотовые сети с поддержкой NB-IoT технологии смогут только крупные сотовые операторы, и там, где это может быть экономически оправдано: в крупных городах с уверенным покрытием и развитой новой инфраструктурой сотовых сетей.
Развернуть IoT-сеть на технологии «СТРИЖ» может профильный предприниматель или организация: компания, управляющая жилым кварталом, фермерское хозяйство, или ресурсоснабжающая организация.
Низкая стоимость, малые габариты и невысокие требования к обслуживанию базовых станции «СТРИЖ» позволяют масштабно разворачивать IoT-сети на больших территориях, в том числе и вдоль автомобильных и железных дорог для транспортных приложений. Такой сценарий предусмотрен «Дорожной картой» программы «Цифровая экономика России», а также рядом индустриальных программ, связанных с повышением эффективности управления инфраструктурой и безопасностью на транспорте.
Конечные устройства
Сегодня в России решения на технологии NB-IoT начинает предлагать компания «Мегафон» и Teleofis.
По состоянию на 1 декабря 2017 года в открытой продаже NB-IoT устройств от «Мегафон» нет. На сайте компании Teleofis представлены не готовые «умные» приборы, а устройства сбора и передачи данных (УСПД) с поддержкой NB-IoT. Датчик или счетчик необходимо подключать к УСПД по проводам через внешние интерфейсы.
Счетчики воды СВК 15-3-2 с радиомодемом «СТРИЖ»
Опыт эксплуатации доказывает, что проводные соединения усложняют процесс монтажа и снижают надежность решения: выйдет из строя геркон дешевого счетчика, отойдет контакт, его перепутает электрик или намеренно оборвут жильцы.
Teleofis планирует продавать УСПД в 2018 году. Перед внедрением необходимо проверить: поддерживает ли сотовый оператор на объекте клиента технологию NB-IoT.
«СТРИЖ» продаёт устройства, готовые к использованию: «из коробки». Счетчики и датчики со встроенными XNB-радиомодулями не отличаются по установке и пуско-наладке от стандартных традиционных устройств без связи.
Подключения УСПД и вызова специалистов-наладчиков не требуется - установка «умного» счетчика или датчика «СТРИЖ» дело 3-5 минут.
Вывод
- Для того, чтобы стать действительно массовым, решение должно быть максимально простым, готовым и беспроводным.
- Пока имеющиеся на рынке NB-IoT устройства выполнены в виде модемов-«полуфабрикатов» и не представляются надежными решениями.
- «СТРИЖ» поставляет готовые беспроводные устройства, работающие в любой XNB-сети прямо «из коробки».
- Для установки приборов учета «СТРИЖ» достаточно штатного сантехника или электрика управляющей организации.
Стоимость конечных устройств
УСПД RTU102m-NB1 от Teleofis
Цена NB-IoT радиомодуля (непосредственно чип плюс обвязка) начинается от 900 рублей, на крупно-оптовых партиях, вероятно, цена может быть снижена.
Цена УСПД RTU102m-NB1 с поддержкой NB-IoT - 4 900 рублей. К этой цифре необходимо добавить затраты на интеграцию с счетчиком и стоимость собственно водомера с импульсным выходом. Итоговая стоимость решения - около 6 000 рублей за 1 узел учета воды.
Розничная цена счетчика воды с XNB-радиомодемом «СТРИЖ» - 2 030 рублей. Продажа первых решений «СТРИЖ» по дистанционному учету коммунальных ресурсов началась в 2014 году. Спустя 3 года было реализовано и установлено почти 200 000 устройств.
Вывод
Рынок «умной» автоматизации чувствителен к стоимости и удорожанию конечных устройств: увеличение себестоимости датчика даже на 50 рублей, выпущенного миллионной серией, повлечет соответствующие расходы. В особенности, это критично для решений, связанных с ЖКХ.
К концу 2017 года готовых устройств с поддержкой NB-IoT в продаже нет. УСПД дороги из-за высокой стоимости «железа» и отсутствия отлаженного крупносерийного производства.
Появление устройств NB-IoT, сопоставимых по цене с устройствами других производителей, ожидается не ранее 2019-2020 года.
Массовое производство чипов, на базе которых создан радиомодуль «СТРИЖ», положительно сказалось на стоимости: они в 3-4 раза дешевле чипов для NB-IoT.
Разница в стоимости комплектующих отражается и на стоимости готовых устройств. Невысокая цена радиомодуля «СТРИЖ» обеспечивает низкую себестоимость IoT-решений, включающих десятки тысячи автономных приборов.
Идеальный сценарий использования «СТРИЖ» - стационарные и мобильные приложения на территориях или объектах, где требуется развертывание низкоскоростных телематических сетей с высокими требованиями к проникающей способности сигнала и автономности конечных устройств.
Ведется разработка собственного LPWAN-чипа «СТРИЖ», совмещающего в себе трансивер и микроконтроллер. Создание собственного чипа упростит и максимально удешевит производство устройств «СТРИЖ».
Автономность
Диапазон скоростей передачи сигнала в сетях NB-IoT варьируется от 20 000 до 250 000 бит/сек. Мощность радиосигнала NB-IoT-устройств - 23 дБм или 200 мВт. При этом, производители заявляют о 10-летней автономности приборов. По оценкам экспертов, для обеспечения 10-летнего срока жизни прибора, с учетом температурных колебаний, потребуется батарея емкостью от 7 до 15 Втч.
Энергоэффективный протокол XNB от «СТРИЖ» отправляет сообщения со скоростью 100 бит в секунду в полосе 100 Гц. Небольшая скорость и узкополосный сигнал обеспечивают хороший бюджет связи.
Устройства «СТРИЖ» передают радиосигнал мощностью до 25 мВт. Это в 8 раз ниже мощности, излучаемой NB-IoT-радиомодемом.
Средние показатели потребления питания при этом: до 10 мкА - в режиме «сна» и до 50 мА - в режиме передачи (оценка по верхней планке).
Вывод
При сравнении технологий NB-IoT и XNB с точки зрения автономности конечных устройств последняя выглядит гораздо предпочтительнее.
Высокая скорость передачи снижает срок службы батареи конечных устройств - чем выше скорость, тем больше энергии расходует NB-IoT-радиомодуль.
На 1 декабря 2017 года с начала испытаний NB-IoT-решений прошло менее 11 месяцев, и о реальном сроке службы батареи в NB-IoT-устройствах говорить рано.
Подтвержденный автономный срок работы XNB-счетчиков «СТРИЖ» на 1 декабря 2017-го составляет 4 года. Столько времени уже проработали первые «умные» устройства в жилых кварталах Москвы и Перми.
XNB-протокол оптимален для прикладных задач съема телеметрии, требующих длительной автономной работы. Например, счетчиков ресурсов или иных датчиков, установленных в труднодоступных местах: подвалах, стояках многоквартирных домов и подземных парковках.
Развитие технологий в России
Прототипы NB-IoT-устройств от «Мегафон»
Сетевое оборудование, поддерживающее NB-IoT, производится за пределами России компанией Qualcomm и рядом других крупных иностранных вендоров.
Так, сотовые сети «Мегафон»: базовые станции, программное обеспечение и система управления БС, как минимум, наполовину построены на оборудовании китайского вендора.
Технология «СТРИЖ», включая оборудование и программное обеспечение, - полностью отечественные: базовые станции собираются в Москве, конечные устройства производятся на собственных мощностях, а также на заводах российских партнеров.
Серверы компании расположены на территории России. Ведется работа по внедрению в систему шифрования согласно ГОСТ.
С 2014 года «СТРИЖ» создает и применяет российские информационные технологии и обеспечивает их конкурентоспособность на международном уровне.
Разрабатываемые и внедряемые «СТРИЖ» решения для Интернета вещей в полной мере соответствует основным положениям «Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017-2030 годы», утвержденной Президентом.
Вывод
Строить сетевую инфраструктуру на иностранном оборудовании и ПО небезопасно как по техническим, так и политическим соображениям. А так как операторы имеют обыкновение закладывать часть стоимости оборудования в последующее его обслуживание, сотовые IoT-сети могут существенно подорожать в ближайшие 3 года.
«СТРИЖ» последовательно выполняет программу Стратегии, заменяя импортное оборудование, программное обеспечение и электронную компонентную базу на российские аналоги, не уступающие, а во многом и превосходящие иностранные разработки.
Абонентская плата за использование сети
В сотовых сетях абонентская плата регулируется оператором. В России уже есть прецеденты, когда с ростом трафика увеличивались и тарифы. Для ЖКХ абонентская плата в размере 50 рублей с 1 устройства является существенной статьей дополнительных расходов, влияющей на окупаемость.
Сеть «СТРИЖ» разворачивается на недорогих базовых станциях. Клиент становится «хозяином» собственной сети. Стоимость решения «СТРИЖ» оптимизируется за счет нелицензируемого диапазона вещания и недорогого оборудования.
В рамках текущей коммерческой политики, ориентированной на сектор ЖКХ, абонентская плата с мелких и средних клиентов не взимается.
При построении сети федерального уровня, бизнес-модель, вероятно, будет предусматривать абонентскую плату или ее аналог.
Вывод
Абонентская плата за M2M-трафик и вероятность ее увеличения сдерживают крупный бизнес и организации, которые не могут зависеть от сотовых операторов: госкомпании, оборонный сектор, застройщики с тысячами приборов учета коммунальных ресурсов.
Возможность развертывания собственных сетей без абонплаты позволит и крупным компаниям, и небольшим организациям реализовывать проекты на платформе «СТРИЖ. В случае введения абонплаты при развертывании федеральной сети «СТРИЖ», ее размер будет на порядок меньше по сравнению с тарифами сотовых операторов.
Резюме
На 1 декабря 2017 в России известно о 4 пилотных NB-IoT-сетях. Все они развернуты вторым по величине российским сотовым оператором компанией «Мегафон» и все - в тестовом режиме.
Первых коммерческих внедрений стоит ожидать лишь ко второй половине 2018-го. А подготовка к производству и сертификация готовых «умных» устройств наиболее вероятно сдвинет сроки внедрений на 2019-2020 год.
До полноценного запуска NB-IoT в отдельных регионах потребуется еще 2-3 года. Развертывание сетей начнется с наиболее рентабельных решений с наибольшей плотностью абонентов - крупных городах.
Преимущества и особенности NB-IoT
Преимущества
- Наличие инфраструктуры в крупных городах: пользователь не «заморачивается» на развертывании станций.
- Высокие скорости передачи информации: можно использовать для приложений с уровнем трафика от 20 000 до 250 000 бит/сек.
- Низкая задержка передачи сигнала (latency) до 1 сек от момента срабатывания до оповещения в личном кабинете. На загруженных сетях задержки могут достигать 3 секунд.
Идеальный сценарий использования NB-IoT - стационарные и мобильные приложения в городской черте с высокими требованиями к пропускной способности канала и сравнительно терпимыми к проникающей способности и автономности.
Особенности
- абонентская плата за трафик;
- риск одностороннего изменения условий сотрудничества: увеличение абонплаты;
- полная зависимость от оператора и его инфраструктуры;
- отсутствие готовых конечных устройств: связка модем-счетчик ненадежна;
- невозможность развернуть частную сеть;
- наличие SIM-карт в объемах от 100 устройств вызывает путаницу на стороне клиента;
- относительно невысокая автономность: придется менять батарею или обеспечивать постоянное питание;
- дорогая инфраструктура и лицензии на частоты при развертывания новой сети в малонаселенной местности, за которую платит пользователь в виде абонплаты;
- стоимость модемов и точки учета выше среднего по отрасли;
- ниже показатель чувствительности и, как следствие, хуже проникающая способность сигнала;
- наличие теневых пятен в покрытии;
- длительный TTM (time to market) решений: заявленные решения придется ждать от 1 года и более;
- иностранная технология от зарубежных вендоров (информационная безопасность).
Перечисленные особенности приводят к тому, что NB-IoT безусловно получит определенное применение в городах с населением более 100-300 000 человек. В городах с меньшим населением, по запросу крупных клиентов возможно построить NB-IoT-сеть за 6-9 месяцев. Покрытие автомобильных и железных дорог, вероятно, не будет в приоритете.
Наиболее привлекательные приложения для NB-IoT:
- ритейл и банки: вендинговые аппараты, кассовые аппараты, банкоматы;
- медицина: носимые устройства, удаленный мониторинг;
- системы безопасности: сигнализация, контроль оборудования;
- потребительская электроника.
Преимущества и особенности технологии «СТРИЖ»
Преимущества
- Дешевые базовые станции: от 86 650 руб., которые разворачиваются в любом месте за 2 часа.
- Низкая стоимость владения сетью (питание, транзитный канал) - от 400 руб. на станцию в мес.
- Широкий территориальный охват: до 10 км в городе, 40 км. на открытой местности.
- Белые пятна легко «закрываются» недорогими базовыми мини-станциями.
- Высокая плотность устройств: до 1 000 000 устройств на 1 станцию в сутки.
- Эффективное покрытие малонаселенных территорий, автомобильных и железных дорог мобильными или стационарными БС.
- Высокая проникающая способность делает возможным опрос устройств из подвалов, стояков, шкафов, что критично для учета ресурсов в ЖКХ.
- Высокая автономность устройств: до 10 лет от встроенной батареи.
- Возможность развертывания частных и закрытых сетей без абонплаты.
- Не требует лицензирования, свободно используется в любой точке РФ.
- Отсутствие расходов на лицензию не перекладывается на абонента
- Готовые интегрированные plug-and-play устройства и законченные решения.
- Стоимость чипов ниже - стоимость устройств ниже.
- Вертикальная платформа LPWAN-связи: от протокола до пользовательского приложения.
- Быстрый вывод решений на рынок: 3 недели на прототип, 2 месяца на готовый продукт.
- 100% отечественная технология: импортоопережение, безопасность, экспортный потенциал.
Идеальный сценарий использования «СТРИЖ» - быстрое и недорогое развертывание частных или публичных сетей с большой плотностью стационарных или мобильных устройств на любой территории, независимо от коммерческих интересов традиционных сотовых операторов.
Особенности
- Скорость передачи: 100/1000/9600 бит/сек, подходит для приложений с низкими требованиями к пропускной способности канала связи: телеметрия счетчиков и датчиков.
- Более высокая задержка (latency): до 3-5 сек от момента срабатывания до отображения данных в личном кабинете.
- Нелицензируемый диапазон - выше вероятность помех - эффективно нивелируется за счет узкополосного подхода и высокого бюджета канала связи (link budget) 174 дБм.
«СТРИЖ» идеален для использования в следующих отраслях:
- ЖКХ и электроэнергетика: диспетчеризация и учет ресурсов.
- Транспортная телематика: мониторинг грузов, вывоз отходов, «цифровая железная дорога».
- Контроль зданий и объектов: датчики дыма, доступа, температуры, протечки.
- Аграрный сектор: мониторинг на обширных территориях сельскохозяйственных полей, складов, теплиц.
- Необходимость разворачивать сеть там, где нет покрытия, для «СТРИЖ» не является барьером, так как инфраструктура доступна даже для небольшого заказчика.
| Характеристики | XNB от «СТРИЖ» | NB-IoT от 3GPP |
|---|---|---|
| Происхождение технологии | Российская | Зарубежная |
| Функциональность | Возможно построение частных / локальных и публичных сетей | Только сети операторов сотовой связи |
| Частотный диапазон | 868,8 МГц (не требует лицензирования) полоса 500 кГц. (Возможна реализация на иных субгигагерцовых частотах) | Лицензируемый: uplink 890-915 МГц, downlink 935-960 МГц |
| Ширина полосы канала | 100 Гц | 180 кГц |
| Бюджет канала связи | 174 дБм | 164 дБ |
| Диапазон скоростей | 100 / 1000 / 9600 бит/сек | 20 000 бит/сек – 250 000 бит/сек (канальная скорость, информационная м.б. ниже) |
| Чувствительность приемника БС | Высокая, -150 дБм (для 100 бит/сек) | Низкая, - 127 дБм (для 20 000 бит/сек) |
| Дальность связи в городе | До 10 км и более |
