Стандарт NB-IoT Low-Power and Wide-Area, LPWA
Энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия

Стандартизация интернета вещей

Основная статья: Стандартизация интернета вещей

О стандарте NB-IoT

Стандарт NB-IoT был разработан консорциумом 3GPP с учетом требований, предъявляемых операторами: услуги IoT должны передаваться по технологии передачи, известной как «энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия» (Low-Power and Wide-Area, LPWA) и использовать существующую инфраструктуру оператора. С точки зрения универсальности, NB-IoT – это наиболее подходящее решение LPWA для предприятий различных отраслей, c помощью которого можно подключать к сети оператора счетчики коммунальных услуг, датчики мониторинга, системы отслеживания объектов и массу других устройств. Одной из особенностей технологии является возможность подключать к одной соте базовой станции до 100 тысяч устройств, что в десятки раз превышает возможности существующих стандартов мобильной связи. Использование низкочастотного диапазона позволит обеспечить покрытием такие труднодоступные места, как цокольные помещения, подвалы и т.д. Кроме того, при работе в новом стандарте устройства экономнее расходуют аккумулятор, что позволяет им работать без подзарядки гораздо дольше. Например, счетчик воды с автономным аккумулятором при работе в стандарте NB-IoT может служить до 10 лет без подзарядки и принимать сигнал, будучи установленным в подвальном помещении.

По прогнозам ассоциации GSMA, к 2020 году количество подключений Интернета вещей по сетям мобильной связи и LPWA превысит 3 миллиарда. Счетчики ресурсов, наручные часы и браслеты, ошейники для домашних питомцев, датчики на парковках – каждому из устройств понадобится доступ к сети. Технология NB-IoT (Narrow Band IoT) связи для Интернета вещей значительно снижает потребление энергии конечными устройствами, обеспечивает значительно лучшее покрытие и проникновение связи, увеличивает максимальное количество подключенных к сети устройств.

Существует три технологических варианта развертывания NB-IoT, а именно:

• в полосе частот наряду с LTE-сервисами;
• в неиспользованной части радиоспектра между частотными диапазонами (в целях предотвращения помех от смежного канала на границах существующих LTE-частот);
• использование отдельно выделенного спектра (далее в статье мы обсудим компромиссные решения и связанные с ними факторы, определяющие наилучший выбор технологии при развертывании NB-IoT).

NB-IoT позволит операторам мобильной связи незамедлительно обеспечить предоставление коммерческих решений в сегменте IoT. Это произойдет уже в 2017 году, задолго до того, как 5G будет стандартизирована. Российский рынок облачных ИБ-сервисов только формируется 2.3 т

Три варианта развертывания «узкополосного IoT» влияют на производительность не только для NB-IoT RAN (Radio access network; сеть радиодоступа в различных стандартах сотовой связи), но и для одновременного развертывания и IoT, и MBB (mobile broadband, мобильный широкополосный доступ).

С точки зрения сети радиодоступа (RAN) существует три варианта развертывания NB-IoT. Два из этих вариантов подходят для развертывания в спектре, который уже прошел лицензирование.

• Вариант «внутри полосы», где NB-IoT развертывается внутри существующего LTE спектра, используемого для предоставления мобильных широкополосных (MBB) услуг;
• Вариант «защищенной полосы» с использованием спектра по краям канала (т.е. в неиспользуемой части спектра) существующих LTE. Однако здесь вероятны помехи от смежного канала на границах существующих LTE базовых станций. «Защищенные полосы» могут быть использованы без учета мощностей основных базовых станций LTE);
• Третий вариант заключается в развертывании NB-IoT с использованием присвоения выделенных частот (т.е. «автономного» развертывания), а также использования совокупности различных выделенных базовых станций специально для LTE иMBB.

Регулирующие органы не выделяют отдельные частоты для NB-IoT, хотя этот подход возможно применить. Например, можно было бы определить IoT-спектр от 700 Mгц полосы (так называемой 2×3 МГц, от 733-736 МГц и 788-791 МГц). Этот 2×3 МГц спектр примыкает к основной MBB-ориентированной 700 МГц частотной схеме (как показано на рисунке 1) и поэтому не будет оказывать никакого влияния на объем спектра, доступного для MBB.

Решение «защищенной полосы» использует меньшую емкость MBB по сравнению с вариантом развертывания внутри частоты. Такой вариант вряд ли может предложить тот же уровень производительности, как при использовании отдельного частотного спектра из-за более ограниченных перспектив по оптимизации при предоставлении услуг, территории покрытия и объема IoT трафика.

Также могут существовать и другие преимущества от использования выделенного спектра, в том числе возможность оптимизации RAN, благодаря чему будет обеспечено превосходное покрытие внутри помещений. В то же время можно достичь снижения потребляемой мощности устройств за счет того же лучшего покрытия внутри помещений.

Для некоторых случаев использования IoT требуется более быстрое время отклика сети в силу характера трафика (например, приложения в секторе здравоохранения или соединения с транспортными средствами). Специально выбранный спектр поможет обеспечить более надежное соединение при возникновении подобных ситуаций и одновременно с этим эффективно использовать существующие сервисы и сетевые ресурсы (например, биллинг и безопасность)^[1].

Выход на рынок первых устройств с поддержкой технологий NB-IoT ожидается в конце 2016 - начале 2017 года. Технология NB-IoT работает в сетях LTE и будет актуальна при дальнейшем переходе на стандарты пятого поколения 5G.

История

История LPWAN началось задолго до того, как французская Sigfox в 2009 году запустила в не лицензируемом диапазоне частот одноименную беспроводную сеть. Целью компании было подключение к сети объектов, которым для работы не требуется много энергии. Первыми были подключены счетчики, стиральные машины и т.д.

И все же первыми устройствами, которые начали работу в предшественниках современных LPWA-сетей, стали системы сигнализации. Так, в 1980-1990 гг. стали появляться аналогичные с LPWAN топологии и сетевые архитектуры. К примеру, компания AlarmNet, «дочка» ADEMCO, подключала с беспроводной сети пожарные извещатели и проводила мониторинг их работы. Сеть функционировала на частоте 928 МГц в США и охватывала 65% населения. В последствии Honeywell приобрела AlarmNet.

Еще один поставщик – ARDIS, основавший в 1980-х гг. беспроводную сеть с широкой зоной покрытия, принадлежал компании Motorola. К этой низкоскоростной сети подключали оборудование для автоматизации продаж и онлайн-транзакций. Впоследствии American Mobile приобрела ARDIS, и обслуживание клиентов новый собственник перевел в более современные сети.

С постепенным развитием технологий компании-поставщики решений для мониторинга перешли на сети 2G. Это случилось в конце 1990-х. По меркам того времени сети 2G имели повсеместное покрытие^[2].

Сети LPWAN

Два основных варианта реализации LPWAN сети:

• Лицензионный диапазон частот (повышенная мощность, относительно высокая скорость, нет помех)
• Безлицензионный диапазон частот (низкая мощность, низкая скорость, ограничение рабочего цикла передатчика, возможны помехи от других игроков)

Три основные технологиями построения LPWAN сетей:

• NB-IoT – эволюция сотовой связи;
• SigFox в мире и Стриж, ВАВИОТ в России – UNB безлицензионный LPWAN;
• LoRa – широкополосный безлицензионный LPWAN.

NB-IoT скорее всего захватит большую часть высокодоходного рынка, но безлицензионные технологии имеют все шансы захватить более низкодоходный рынок с миллиардами подключенных простых и дешевых устройств.

Активно развивают сети LPWAN LoRa Alliance, Sigfox, Ingenu и другие провайдеры. Рассмотрим некоторые сети более детально.

Ultra Narrow Band

Ultra Narrow Band (UNB) – технология ультраузкой полосы модуляции. К UNB относятся такие известные сети, как NB-IoT и Sigfox.

NB-IoT

NB-IoT была разработана на базе существующих стандартов мобильной связи. Сети NB-IoT работают в лицензируемом спектре частот. Стандартизация технологии завершилась в июне 2016 года. Курирует разработку этой сети 3GPP.

В NB-IoT обеспечивается поддержка более 100 тыс. соединений на соту, аккумулятор устройства, подключенного к NB-IoT, может работать до десяти лет без подзарядки. Также обеспечивается широкое покрытие с усилением 20 дБ в сети GSM и т.д.

Четыре cети NB-IoT, по данным GSMA, уже работали в апреле 2017 года. В это же время по всему миру тестировались 40 NB-IoT сетей.

Физические и экономические ограничения NB-IoT, которые определяют зону возможного преимущества безлицензионных решений:

• Не эффективное использование энергии батарейки - большой объем служебной информации на каждый информационный бит (регистрация, шифрование, биллинг, необходимость постоянной синхронизации конечных устройств с сетью).
• Относительно сложные и дорогие радио модули.
• Достаточно высокая, для определенного класса устройств, абонентная плата.
• Зависимость от оператора и его приоритетов сначала обслуживать голосовую связь и классический интернет.
• Работает только там, где есть и работает сотовая сеть.

LoRa

Основная статья: LoRa - технология беспроводной связи для IoT

LoRa – это запатентованное частотное расширение спектра. В 2008 году технологию запатентовала французская компания Cycleo, а в 2012 году эту компанию приобрела Semtech. С этого момента начался взлет LoRaWAN. Semtech сумела заинтересовать новой технологией IBM и Cisco, которые впоследствии вошли в LoRa Alliance. Смотрите также Продукт:LoRaWAN и LoRa Alliance

Наиболее известный протокол LoRa – LoRaWAN – это аппаратный протокол управления связью между LPWAN шлюзами и конечными узлами устройств. Сеть LoRaWAN (Long Range wide-area networks, глобальная сеть большого радиуса действия) развертывается в частотном спектре, не требующем лицензирования.

Устройства в сети LoRaWAN асинхронно передают данные для отправки на шлюз. Затем несколько шлюзов, получившие эту информацию, отправляют пакеты данных на централизованный сервер сети, а от него – на серверы приложений.

В России продвижением стандарта LoRaWAN занимаются Everynet и «Сеть 868». Заинтересовались этой технологией также «МегаФон», «ВымпелКом» и МТС.

Поддержку протоколу на глобальном уровне оказывает LoRa Alliance. Альянс объединяет более 500 компаний - разработчиков аппаратного и программного обеспечения и операторов LoRaWAN.

Услуги связи LoRaWAN оказывают 42 оператора более чем в 250 городах мира. Такую популярность этого стандарта специалисты объясняют низким уровнем энергопотребления (порядка 10 лет от одной батареи), большой территорией покрытия и невысокой стоимостью датчиков (до $10).

LoRaWAN и «Стриж»: сравнение

«Стриж» и LoRa принадлежат к семейству не сотовых глобальных LPWAN, поэтому качественных различий между ними не так много, как, например, у LoRaWAN и NB-IoT. Для работы этих сетей используются частоты 868 МГц^[3].

1. Протокол связи

Одним из главных отличий этих сетей является протокол связи. LoRa использует LoRaWAN - MAC протокол канального уровня (OSI media layer 2) для сетей с множеством узлов с большим радиусом действия и низким энергопотреблением.

Сеть «Стриж» использует собственный протокол Marcato 2.0. Этот протокол является закрытым. Протокол обеспечивает шифрование XTEA с использованием 256 битного ключа.

2. Степень пропиетарности

«Стриж» использует для работы закрытый протокол Marcato 2.0. В итоге для работы в этой сети необходимы шлюзы и конечные устройства производства «Стрижа». Такая абсолютная степень пропиетарности может негативно сказаться на как на стоимости устройств, так и на их ассортименте.

Для LoRaWAN характерна низкая степень пропиетарности. Патент на LoRa-чипы принадлежит Semtech. Однако обладатель патентов не против того, чтобы оборудование выпускало несколько компаний. К тому же конечные устройства производит несколько десятков сторонних производителей. В итоге пользователю доступно множество бюджетных и эффективных вариантов для построения IoT-решений на базе LoRa.

3. Модуляция

LoRa использует метод модуляции с расширением спектра и вариацией линейной частотной модуляции, а «Стриж» – сверхузкополосный метод с дифференциальной двоичной фазовой манипуляцией DBPSK.

Применение широкополосной кодовой манипуляции LoRaWAN приводит к снижению эффективности использования частотного спектра. В результате количество устройств для работы в определенном частотном диапазоне значительно ниже, чем у «Стрижа». В полосе LoRa в 125 кГц, необходимой для кодирования одного канала, можно использовать до 1250 устройств «Стриж».

4. Ширина полосы сигнала

Ширина полосы сигнала, рекомендуемая для стандартной сети LoRaWAN, составляет 125 кГц. У «Стрижа» ширина полосы сигнала составляет 100 Гц. У стандартной сети LoRaWAN – восемь широких каналов по 125 килогерц, а у «Стрижа» 5 тыс. узких по 100 герц каждый. Узкий канал имеет несколько особенностей. Например, он требует стабильности частоты кварцевых резонаторов, задающих рабочую частоту абонентского устройства. В противном случае необходимо использование дорогих термокомпенсированных генераторов, у которых погрешность по частоте на порядок меньше.

5. Разделение каналов

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – это множественный доступ с частотным разделением. Общий ресурс делится на несколько устройств. Такое деление может быть равным или неравным. FDMA, как правило, используется в связке с методами множественного доступа TDMA и CDMA.

Принцип работы TDMA состоит в том, что на определенной частоте базовая станция какой-то промежуток времени работает на одного абонента, какую-то на другого и т.д. Перерывы настолько коротки, что для работы устройств они остаются незамеченными.

Принцип работы практически цифрового стандарта CDMA означает, что все ячейки работают на одном и том же канале. В итоге частотный ресурс расходуется наиболее полно. Предусмотрена возможность плавного перехода устройства от обслуживания от одной базовой станции к другой.

LoRaWAN использует CDMA и TDMA, тогда как «Стриж» - FDMA и TDMA.

6. Радиорелейные и ячеистые сети

Преимущество LoRaWAN заключается в использовании ячеистых (многоточечных) сетей. Устройства могут работать как радиорелейная станция и передавать сигнал до ближайшей точки доступа. Поэтому у провайдеров нет необходимости устанавливать дополнительные точки доступа с проводкой к ним. Альтернативный путь – использование миниатюрных радиорелейных станций WLAN, которые обеспечивают связь с имеющейся инфраструктурой точек доступа. «Стриж» такими характеристиками похвастаться не может.

7. Классы обслуживаемых устройств

LoRaWAN может обслуживать устройства класса A, B, C, тогда как «Стриж» - только устройства класса А. Классы отличаются по расписанию передачи данных в эфир. Например, оборудование класса А передает информацию, а затем короткий промежуток времени ожидает ответа от базовой станции. Приемник выключается до следующего сеанса связи. Устройства класса B работают по расписанию. Передатчик включается в заданное время. Базовая станция располагает этим расписанием, поэтому способна передавать данные на устройство в соответствии с графиком. Устройства класса C держат приемник включенным постоянно, поэтому базовая станция может в любое время передать информацию.

8. Асинхронная передача данных

Сети «Стриж» и LoRaWAN не являются сотовыми. Это значит, что устройствам не требуется просыпаться для синхронизации данных. Датчики можно запрограммировать на отправку данных по расписанию или по мере накопления информации. Поэтому срок работы аккумуляторов достаточно длительный и может достигать несколько лет.

9. Локальные сети масштаба объекта

Построить эффективную сеть LoRaWAN под силу даже отдельному предприятию в виду меньшей стоимости базовой станции и более широкой экосистеме поставщиков оборудования и программной части. Построение сети «Стриж» на локальном объекте также возможно, но, ввиду абсолютной закрытости протокола, на подбор необходимого оборудования и согласование проекта может уйти больше времени.

10. Количество операторов

Сети LoRaWAN развернуты более сотней операторов в 40 странах и 250 городах мира. Заручившись поддержкой ИТ-гигантов и крупнейших операторов связи, LoRaWAN уже покрыла сигналом более 40 стран мира и 250 городов. В США, Австралии, Новой Зеландии, Тайване и Нидерландах LoRaWAN считается стандартом сети Интернета вещей. Сеть «Стриж» представлена единственным оператором, предоставляющим услуги в некоторых странах СНГ.

11. Стоимость базовых станций

инвестиции в строительство не сотовых LPWAN достаточно низкие, чем в мобильные LPWAN. Сети не сотовых LPWAN можно с легкостью развернуть как в городской черте, так и в сельской местности. Стоимость одной базовой станции LoRaWAN оценивается в $1000. Для охвата территории Нидерландов, к примеру, одним из операторов связи было приобретено 12.

12. Помехоустойчивость

Технология «Стриж» более устойчива к помехам. Сигнал LoRaWAN обладает средней степенью устойчивости. Защита от помех в случае с LoRaWAN обеспечивается с помощью кодирования.

При одновременной работе в одном канале устройства могут добиться защиты от помех на уровне 10 – 20 Дб, в «Стриже» этот показатель составляет до 65 дБ защиты от помехи на соседнем канале.

13. Экосистема

Решения «Стриж» развивает сама компания и несколько, преимущественно российских, производителей оборудования. Экосистема LoRa включает более 500 компаний – операторов связи и поставщиков ИТ-решений и оборудования. В LoRa Alliance входят такие ИТ-гиганты, как IBM, Cisco, Orange, NTT, Soft Bank, Bosch, Schneider Electric, Inmarsat, Swisscom. Поддержка этих лидеров уже привела к тому, что LoRaWAN стала крупнейшей популярной LPWAN-технологией в мире. Об этом свидетельствует количество операторов, развернувших эту сеть.

Резюме

LoRaWAN существенно превосходит «Стриж» в степени пропиетарности, разделении каналов, в возможности обслуживания нескольких классов устройств, возможности использования радиорелейных и ячеистых сетей, строительстве локальных сетей на предприятиях, стоимости базовых станций, экосистеме поддержки и количестве запущенных сетей. Это означает, что вариантов построения эффективных промышленных решений на базе LoRaWAN у заказчиков гораздо больше, чем при использовании технологии «Стриж».

LoRaWAN против NB-IoT: сравнение стандартов

1. Простота развертывания

NB-IoT – это стандарт сотовой связи, поэтому для работы базовых станций необходимо получить лицензию. Вряд ли NB-IoT отважится развернуть компания, ранее не присутствовавшая на рынке мобильной связи. Строительство сети с ноля для охвата мегаполиса потребует существенных инвестиций. К тому же новичкам будет сложно конкурировать с компаниями, оказывающими традиционные услуги 2G/3G/4G на протяжении десятилетий. «Старожилам», к примеру, достаточно программно обновить существующие базовые станции, чтобы запустить сервисы NB-IoT.

LoRaWAN – стандарт протокола LPWAN, работающий в технологической среде LoRa. LoRa - это тип модуляции для связи IoT. LoRa не является сотовым стандартом. Для работы LoRaWAN не требуется получение лицензий на использование частот.

2. Синхронизация

Так как сеть NB-IoT относится к сотовой связи, то устройства, работающие в ней, должны «просыпаться» и синхронизироваться с сетью. В противном случае получить или отправить сообщение не удастся. Каждый сеанс синхронизации отнимает у аккумулятора устройства заряд энергии

Оборудование в сети LoRaWAN работает совершенно иначе. Асинхронная отправка данных подразумевает передачу данных только тогда, когда эти данные есть. Пока устройству нечего передавать, оно «спит», экономя энергию. Специалисты могут задать отправку данных по расписанию или вне зависимости от времени.

3. Время автономной работы

Поскольку NB-IoT работает в лицензированном спектре частот, устройства должны синхронизироваться с сетью относительно часто. Это, в свою очередь, расходует батарею.

В архитектуре LoRa синхронизация с сетью не требуется. В асинхронных диапазонах, только природа конечного приложения определяет, как долго устройство может «спать». Следовательно, это помогает сохранить заряд батареи. Ранее эксперты ассоциации GSMA провели множественные тесты работы LPWAN. Выяснилось, что автономность LoRaWAN-устройств в три-пять раз выше, чем у девайсов, работающих в других LPWAN.

4. Скорость передачи данных

Средняя скорость передачи данных в сетях NB-IoT – 200 Кбит/с, в сетях LoRaWAN – от 300 бит/с до 50Кбит в секунду. NB-IoT - это более эффективный протокол IoT для «более быстрых» приложений. Для большинства случаев использования устройствам LoRaWAN вполне достаточно скорости передачи данных в 11 килобит в секунду.

5. Пропускная полоса

NB-IoT обычно работает на более высокой пропускной способности, чем LoRaWAN. Требования к пропускной способности сигнала, обозначенные 3GPP, составляют 180 кГц. LoRa требуется лишь 125 КГц.

6. Покрытие сети

NB-IoT лучше всего работает в сложных городских районах. Производительность сети будет избыточной в пригородных или сельских районах. LoRaWAN не полагается на мобильные данные и ее покрытие остается относительно устойчивым вне зависимости от условий местности. Более низкие инвестиции, необходимые для LoRa, в значительной степени действуют в ее пользу.

7. Случаи применения

LoRaWAN считается идеальной для приложений и устройств, которые нетребовательны к скоростям передачи данных и количестве отправляемых данных. Однако устройства должны обеспечивать длительный срок службы батареи при минимальных затратах на техническое обслуживание. NB-IoT наилучшим образом подходит для приложений, требовательным к времени задержки (оно должно быть минимальным) и регулярному приему и отправке сообщений.

8. Сценарии развертывания

Технология LoRa может использоваться как операторами, работающими в сфере мобильной связи, так и не имеющими отношения к этой сфере. NB-IoT могут развивать только мобильные игроки с именем. NB-IoT не используется частными предприятиями в их собственных сетях, в то время как LoRa подходит для этого. Крупные предприятия относительно просто смогут создавать гибридные модели IoT с LoRa, например, для реализации проектов «умная фабрика», и одновременно использовать общественную сеть для работы вне объекта. Использование NB-IoT ограничено только публичными моделями.

9. Коэффициент затрат

Общая стоимость модулей LoRaWAN составляет примерно в $8-$10, что в два раза дешевле модулей LTE, такие как NB-IoT. Затраты на новое развертывание LoRaWAN гораздо ниже, чем на строительство NB-IoT с ноля. Для охвата Амстердама, столицы Нидерландов, чья площадь составляет 219 кв. км., потребовалось установить 10 базовых станций. Стоимость каждой станции составила лишь $1,2 тыс.

10. Экосистема

Услуги связи LoRaWAN доступны в 40 странах мира и 250 городах. LoRaWAN уже принят в качестве стандарта сети IoT во многих странах, включая США, Австралию, Новую Зеландию, Тайвань и Нидерланды. Экосистема LoRa намного шире экосистемы NB-IoT. Например, в LoRa Alliance входит более 500 компаний – разработчиков аппаратного и программного обеспечения и операторы связи LoRaWAN. В России решения на LoRaWAN предлагают такие компании, как «Орион Система», «ЛоРа Линк», «Смартико» и др.

По данным GSMA, в апреле 2017 года в мире тестировались 40 NB-IoT сетей и только четыре сети начали полноценную работу. Вероятно, что NB-IoT по широте экосистемы сможет догнать LoRaWAN только через несколько лет.

Резюме

LoRa и NB-IoT имеют свои достоинства и недостатки. Однако, по большинству критериев, таких, как простота развертывания, экосистема, возможности развертывания, время автономной работы, эксплуатация в частных сетях, коэффициент затрат LoRaWAN превосходит NB-IoT. И все же эти два стандарта могут дружно сосуществовать друг с другом, обслуживая разные сегменты глобальных IoT-рынков^[4].

Sigfox

Sigfox – французская компания, в 2009 году запустившая современную сеть LPWA во Франции. Сумма инвестиций в проект тогда составила €100 млн. С 2019 года Sigfox Россия (Энерго Капитал).

Для работы сети используется технология сверхузкополосной беспроводной связи. Сеть базируется на топологии «звезда». Кстати, такая топология характерна для большинства LPWA. Множество устройств по беспроводному соединению передают данные на шлюзы, а шлюзы перенаправляют информацию на сервер. Каждое устройство в сети может передавать до 140 исходящих сообщений в сутки. Объем сообщения не превышает 12 байт. Максимальное количество входящих сообщений – 4, объем каждого – до 8 байт.

Сеть работает в не лицензируемом частотном диапазоне. Ддля оказания услуг связи используется диапазон 868 МГц в Европе и 902 МГц в США. Сети Sigfox развернуты более чем в 26 странах мира.

Sigfox опубликовал^[5] в начале 2019 года спецификации своего радиопротокола для подключенных объектов. Ранее компания предоставляла спецификации только по запросу и в рамках соглашения о неразглашении.

Выпуск этих спецификаций предоставит больше возможностей разработчикам и производителям подключенных объектов. Протестировав разработку, производителю нужно будет зарегистрировать свой объект в сети Sigfox. Sigfox ожидает, что это резко увеличит количество объектов, подключенных к его сети. Экосистема Sigfox будет расширяться по мере демократизации технологий за пределы производителей устройств, отмечается в сообщении компании^[6]. Базовые станции и инфраструктура Sigfox по-прежнему остаются защищены патентами.

LoRaWAN vs SigFox. Плюсы и минусы технологий

LoRa – самая массовая, хорошо документированная универсальная LPWAN технология.

Недостатки:

• Реальная цена КУ совсем не дешевая, от $40 (для самых простейших датчиков) до - $120 - $120 (для продвинутых), плюс абонентская плата.
• Такая стоимость КУ объясняется относительно высокой ценой LoRaWAN-модуля за счет его универсальности и обязательного присутствия обратного канала даже в самых простейших решениях.
• Малая пропускная способность сети, низкая помехозащищенность от конкурирующих LoRa систем.
• Технология пытается в лоб конкурировать с NB-IoT.

SigFox (Стриж и Вавиот) – закрытые частные решения, в основном работают на масс-рынке счетчиков ЖКХ

Недостатки:

• Не понятно дальнейшее развитие кейса ЖКХ в связи изменяющимся законодательством.
• Закрытая технология у сторонних разработчиков нет доступа к серверу сети.
• Нет симметричного по дальности обратного канала.
• Риски единственного поставщика и риски повышения абонентской платы

Ingenu

Эта сеть использует протокол RPMA (Random Phase Multiple Access). Технология доступна в 29 странах мира.

GoodWAN

Разработанная компанией GoodWAN технология LPWAN обеспечивает передачу коротких, редких, значимых сообщений от экономичных автономных датчиков, расположенных на больших расстояниях друг от друга. Создана для задач, в которых LTE-M и существующие LPWAN сети оказываются неэффективны.

2024: В России утвержден ГОСТ на технологию интернета вещей NB-IoT

1 ноября 2024 года Росстандарт утвердил ГОСТ Р 59026-2024 «Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол беспроводной передачи данных NB-IoT. Основные параметры». Документ обновляет ГОСТ Р 59026-2020, в котором были введены базовые параметры NB-IoT — технологии узкополосного Интернета вещей.

Отмечается, что разработка стандарта велась экспертами Технического комитета 194 «Кибер-физические системы» и МТС. В обнародованном документе отражен опыт внедрения технологии NB-IoT в 82 регионах в России с использованием 57 тыс. базовых станций. Кроме того, при разработке ГОСТа учитывались международные наработки и практики, а также результаты профильных исследований, проведенных научными сотрудниками МГТУ им. Баумана.

В России утвержден ГОСТ на технологию интернета вещей NB-IoT

Стандарт устанавливает требования для оборудования и устройств NB-IoT, определяет параметры полного стека протокола передачи данных NB-IoT, режимы энергосбережения и архитектуру сети передачи пакетов NIDD без прямого доступа устройств в интернет, обеспечивающую обслуживание большего количества устройств, их лучшую энергоэффективность и безопасность. Подчеркивается, что для производителей большое значение имеют утвержденные в стандарте критерии выбора технологии NB-IoT в различных отраслях экономики, а также разработанный минимальный набор рекомендуемых функций для абонентских решений NB-IoT.

Заместитель директора АНО «Платформа НТИ», председатель технического комитета по стандартизации №194 «Кибер-физические системы» Никита Уткин говорит, что инструменты стандартизации позволяют обеспечить масштабирование технологий и значительно повышают экономическую эффективность их внедрения. Новый стандарт будет способствовать развитию технологического суверенитета и независимости IoT-направления, а также формированию экономики данных в России.^[7]

2021

В РФ утверждены стандарты, определяющие архитектуру сетей IoT

В начале февраля 2021 года стало известно об утверждении в России стандартов, определяющих архитектуру сетей интернета вещей. Процедуру утверждения Росстандартом прошла серия национальных стандартов в области технологий интернета вещей, сенсорных сетей и промышленного интернета вещей, которая будет использоваться для построения сетей этих типов.

В число утвержденных документов, как сообщает пресс-служба РВК, вошёл один из наиболее востребованных рынком протоколов интернета вещей LoRaWAN RU. Протокол обмена для высокоемких сетей с большим радиусом действия и низким энергопотреблением». Он определяет сетевой протокол и системную архитектуру сети LoRaWAN, оптимизированные на национальном уровне для мобильных и стационарных конечных устройств с батарейным питанием.

Помимо этого, Росстандарт утвердил еще шесть нормативно-технических документов для развития сетей нового поколения. Они определяют их типы и основную терминологию, используемую в этой сфере. Документы могут быть использованы в практической работе на всех уровнях: от образовательных курсов до создания продуктов и сервисов на ИТ-рынке, сообщает РВК.

В разработке стандартов приняли участие эксперты Ассоциации интернета вещей, ЭР-Телеком, АО «Лаборатория Касперского», Сколтех, Лартех, АО «Инфовотч», «РЖД», «МегаФон», «Газпром Нефть», «Ростелеком» и других организаций.

Появление этих документов — важный шаг для развития в России новых продуктов с использованием технологии интернета вещей. Формат предварительных национальных стандартов оставляет возможность для их дальнейшего развития и модификации, а после апробации и с учетом обратной связи рынка стандарты могут перейти в ранг ГОСТ Р, — пояснил руководитель Росстандарта Антон Шалаев.[8]

Стандарт NB-IoT не допустили до умных электросчетчиков в РФ

Стандарт передачи данных интернета вещей NB-IoT (Narrowband Internet of Things) не вошел в перечень допустимых к использованию в системах и приборах учета электроэнергии, связи с чем не менее 1 млн используемых в ЖКХ умных электросчетчиков придется заменить. Об этом сообщается в письме, которое телекоммуникационные компании МТС, «МегаФон», «ВымпелКом» и Tele2 направили замглавы Минцифры Олегу Иванову.

Как пишет «Коммерсантъ», в соответствии с приказом Минцифры от 30 декабря 2020 года, единственным допустимым протоколом передачи данных в системах учета электроэнергии признана российская технология беспроводной передачи данных NB-Fi. Однако большинство крупных операторов связи оказывают свои услуги на базе стандарта NB-IoT и считают стандарт NB-Fi, работающий в нелицензируемых частотах, менее безопасным.

В «Ростелекоме» изданию подтвердили, что ограничения, предложенные Минцифры, потребуют пересмотра ряда проектов. В МТС «Коммерсанту» рассказали о запуске сети интернета вещей на NB-IoT более чем в 70 регионах РФ. «МегаФон» реализовал на этом стандарте уже два проекта на федеральном уровне. В Tele2 отметили, что также имеют несколько проектов с NB-IoT для заказчиков из ЖКХ.

Как пояснили в Минцифры, перечень включает стандарты, которые рекомендовали Минэнерго и ФСБ, а также принятые Росстандартом. При этом, в ведомстве отметили рекомендательный характер перечня, однако операторы уверены в его обязательности.

По мнению директора Ассоциации интернета вещей Андрея Колесникова, главное, чтобы доступ на рынок имели производители отечественного оборудования независимо от стандарта, тогда нарушений в сфере конкуренции не будет.

В Федеральной антимонопольной службе считают, что вопрос требует изучения. В ведомстве пояснили, что планируют принять участие в его рассмотрении.^[9]

2020

МТС расширила сеть NB-IoT в промышленных городах Белгородской области

26 января 2021 года появилась информация о том, что МТС расширила сеть NB-IoT в 2020 году до 95% в промышленных городах Белгородской области. Для крупнейших предприятий Старого Оскола, Губкина, Алексеевки, Валуек, Шебекино созданы условия для внедрения промышленного интернета вещей и автоматизации производства за счет работы "умных" приборов и датчиков. Подробнее здесь.

В России разработан стандарт LoRaWAN - самой массовой технологии IoT в мире

В конце декабря 2020 года стало известно о разработке в России стандарта LoRaWAN — самой массовой технологии интернета вещей в мире. LoRaWAN RU создан в рамках технического комитета «Кибер-физические системы» при участии Минпромторга, а также других госструктур и участников рынка.

Как сообщает издание ComNews со ссылкой на директора Ассоциации интернета вещей (АИВ) Андрея Колесникова, на подготовительную работу к принятию LoRaWAN RU было потрачено около двух лет. Ожидается, что Росстандарт подпишет приказ об утверждении технологии в первом квартале 2021 года, а сам стандарт будет введён в действие 1 июля того же года.

По словам Колесникова, в соответствии с правилами Росстандарта предварительный стандарт получает статус «постоянного» через три года с момента введения в действие ПНСТ — в случае с LoRaWAN RU этой датой станет июль 2024 года.

Наличие ГОСТ для LoRaWAN не дает гарантии, что решения на базе этой технологии будут применяться повсюду, — поясняет директор АИВ. — ГОСТ гарантирует совместимость оборудования разных вендоров, а совместимость и наследование — возможность работы с предыдущими версиями протокола — очень важны и в телекоме, и в ИТ.

Колесников добавил, что наличие ГОСТ для LoRaWAN сравнение с «бумагой с гербовой печатью» — он может стать хорошим аргументом для продаж, в особенности компаниям с государственным участием.

Введение национального стандарта интернета вещей LoRaWAN RU позволит свести разработки производителей в данной сфере в единый формат профилей данных и обеспечить создание единого рынка цифровых сервисов в России, а также поможет внедрять технологии умных городов, предполагающих активное использование данных, считает Константин Мовчан, заместитель генерального директора по развитию АО «НПП «Сигнал» концерна «Автоматика» (входит в «Ростех»).^[10]

Японский оператор NTT DoCoMo свернул свою сеть для интернета вещей в стандарте NB-IoT

2 апреля 2020 года стало известно, что японский оператор NTT Docomo 31 марта 2020 года свернул свою сеть для интернета вещей в стандарте NB-IoT. Подробнее здесь.

2019

Российские стандарты интернета вещей NB-Fi, LoRaWAN RU и OpenUNB станут совместимы с международными

Стандартизированные на национальном уровне протоколы интернета вещей (IoT)NB-Fi, LoRaWAN RU и OpenUNB будут включены в проект международного стандарта совместимости систем IoT/IIoT. Такое решение было принято в ноябре 2019 года на заседании подкомитета Международной организации по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) и Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission, IEC) в области интернета вещей, прошедшем в Санкт-Петербурге. Подробнее здесь.

Tele2 протестировала NB-IoT на коммерческой сети LTE-450

18 ноября 2019 года компания Tele2 сообщила, что провела тестирование стандарта NB-IoT на коммерческой сети LTE в диапазоне 450 МГц (LTE-450) в Москве. В испытаниях использовались беспроводные устройства SIMCom Wireless Solutions на базе чипсетов MediaTek MT2625. Сотрудничество компаний позволит ускорить распространение стандарта NB-IoT и заложить основу для массового подключения устройств интернета вещей на базе сетей 5G в будущем. Подробнее здесь.

«МегаФон» запустил самую быструю в России сеть для интернета вещей. Она быстрее в 5 раз

13 ноября 2019 года «МегаФон» объявил о запуске самой быстрой в России сети для интернета вещей. Технология NB-IoT Cat-NB2 обеспечивает скорость передачи данных до 130 Кбит/с, что в пять раз превосходит характеристики прежних IoT-сетей предыдущего поколения. Подробнее здесь.

«Ростелеком», Tele2 и «Кировский завод» завершили тестирование NB-IoT для промышленности

10 сентября 2019 года компания «Ростелеком» сообщила о завершении совместно с сотовым оператором Tele2 тестирования решений на основе интернета вещей (Internet of Things, IoT) для сектора «Промышленность» в Санкт-Петербурге. Во время тестирования был развернут сервис автоматического сбора и передачи информации со счетчиков потребления тепла и воды в информационную систему производственного мониторинга «Кировского Завода» с использованием оборудования отечественных поставщиков. Тестирование проходило в рамках стратегического сотрудничества «Ростелекома» и «Кировского завода», включающего в том числе совместную работу над проектами национальной программы «Цифровая экономика». Подробнее здесь.

«Интерсвязь» запустила пилотную сеть LoRaWAN в Екатеринбурге

13 августа 2019 года компания «Интерсвязь» сообщила об установке базовой станции LoRaWAN в Екатеринбурге. Беспроводная сеть развернута специально для работы одной из управляющих компаний города, в фонде которой находятся сотни общедомовых приборов учета. Подробнее здесь.

«РТ-Инвест» запустил проект «умного контроля» сбора и вывоза отходов на базе LPWAN XNB

15 августа 2019 года группа компаний «РТ-Инвест» (создана при участии Госкорпорации Ростех) представила пилотный проект цифровизации сбора и транспортировки коммунальных отходов на базе собственной платформы телематических сервисов. Подробнее здесь.

«Билайн» и «Энергомера» будут совместно продвигать LPWAN в области электроэнергетики

26 июля 2019 года стало известно, что «ВымпелКом» объявил о готовности развивать интернет вещей на российском рынке учета электроэнергии. Компания подписала соглашение о сотрудничестве с отечественным производителем счетчиков электроэнергии с предприятием «Энергомера». Подробнее здесь.

J’son & Partners Consulting: состояние и перспективы внедрения технологий LPWAN

9 июля 2019 года компания J’son & Partners Consulting завершила подготовку исследования текущего состояния и перспектив внедрения узкополосных беспроводных технологий для Интернета Вещей (LPWAN).

Как отметили в J’son & Partners Consulting, для обеспечения подключения устройств IoT могут использоваться различные радиотехнологии и стандарты беспроводной связи. Тем не менее, согласно российской классификации, подавляющее большинство беспроводных сетей для IoT возможно классифицировать в рамках 6-ти крупных сегментов.

Значительное число устройств IoT (около 80%) будут подключены через шлюзы на основе локальных и персональных сетей в полосах радиочастот, используемых в упрощенном порядке (рис. 2). При этом сами шлюзы могут быть подключены через существующие сети сотовой подвижной связи или узкополосные беспроводные сети связи IoT.

Несмотря на то, что узкополосные беспроводные сети связи IoT не рассматриваются в качестве самого массового сегмента беспроводных технологий для IoT, данный тип сетей предполагается использовать для подключения устройств IoT во многих отраслях экономики для широкого ряда применений, которые будет затруднительно или невозможно реализовать с использованием других типов беспроводной связи.

Узкополосные беспроводные сети связи IoT соответствуют двум отдельным сегментам в зависимости от использования полос радиочастот в общем или упрощенном порядке.

Узкополосные беспроводные сети связи IoT в полосах радиочастот, используемых в общем порядке (согласно зарубежной классификации - в лицензируемом спектре), представлены несколькими стандартами, среди которых самыми распространенными являются NB-IoT и LTE-M консорциума 3GPP. Фактически эти технологии не являются самостоятельными стандартами, а представляют собой развитие существующих стандартов сотовой подвижной связи, доработанных для удовлетворения потребностей в подключении маломощных устройств, работающих, как правило, от батареи и имеющих ограниченные потребности в пропускной способности.

Существует более десятка различных открытых и закрытых стандартов узкополосных беспроводных сетей связи IoT в полосах радиочастот, используемых в упрощенном порядке (согласно зарубежной классификации - в нелицензируемом спектре).

Таким образом, в мире узкополосные технологии для IoT делятся на две основные категории:

• технологии, использующие нелицензируемый спектр (LoRaWAN, SigFox и др.);
• технологии, использующие лицензируемый спектр (NB-IoT, LTE-M и др.)

Наиболее высокую динамику по количеству запусков в мире показывают сети в лицензируемом спектре (NB-IoT и LTE-M), в которые инвестируют операторы мобильной связи.

По данным J’son & Partners Consulting, к концу 2018 г. эти технологии лидировали по количеству запущенных сетей с долей 39%. В 1 кв. 2019 г. число операторов, которые развернули сети на базе технологий NB-IoT или LTE-M в 52 странах мира, превысило 100. В июне 2016 г. завершена стандартизация NB-IoT в релизе 13 (LTE Advanced Pro).

По данным LoRaAlliance, в конце 2018 г. количество операторов сетей LoRaWAN в мире превысило 100. Сетями Sigfox (в России технология не представлена) покрыто около 50 стран (без учета «карликовых» и островных государств).

К концу 2018 г. в России наибольшее распространение получили сети «Стриж» (технология XNB) и «Вавиот» (технология NB-Fi). Также идет активное строительство сетей LoRaWAN и NB-IoT. В частности, компания «ЭР-Телеком» по итогам 2018 г. построила сети LoRaWAN в 63-х городах, а МТС развернула федеральную сеть NB-IoT в более 200 городах 52 регионов России.

Анализ уровня разработки и стандартизации технологий и протоколов LPWAN в нелицензируемом спектре показал следующее:

• LoRaWAN: планируется оформить эту технологию в международный стандарт. В России разработка основополагающего стандарта для протокола LoRaWAN должна завершиться в 2021 г.
• NXB («Стриж»): закрытый протокол XNB, разработанный компанией «Стриж». Предлагалось использовать его для массового подключения «умных» электросчетчиков, окончательное решение еще не принято.
• NB-Fi (Вавиот): в феврале 2019 г. предварительный национальный стандарт NB-Fi был утвержден Росстандартом. План Национальной технологической инициативы (НТИ) предусматривает до 2025 г. разработку в России еще нескольких IoT-стандартов.
• Sigfox и другие технологии (Weightless P, Ingenu и др.) в России не представлены, планы по их развитию со стороны участников рынка (вендоры, системные интеграторы, операторы, регулятор и др.) отсутствуют (не объявлены).

На июль 2019 года на российском рынке коммерчески доступны как устройства с поддержкой технологий LoRaWAN, NB-Fi и XNB, так и сетевое оборудование (инфраструктура), в том числе от российских поставщиков. В ближайшей перспективе ожидается появление на рынке первых коммерческих устройств с поддержкой технологии NB-IoT.

По прогнозам BergInsight, в 2023 г. на долю технологий в лицензируемом спектре (NB-IoT и LTE-M) придется около 80% всех поставок устройств LPWA в мире - почти 1 млрд штук.

В России на июль 2019 года регулятор отдает предпочтение технологиям в лицензируемом спектре, в то время как технологиям для безлицензионного использования отводится роль нишевых, которые преимущественно ориентированы на сбор телеметрии с некритических объектов. При этом существуют риски монополизации отдельных сегментов IoT(транспортная инфраструктура, «умные» счетчики и т.д.) за счет использования закрытых протоколов и предоставления преференций отдельным участникам рынка.

Стандарты LPWAN будут использоваться, в первую очередь, в ЖКХ, «умных» городах, в логистике, на транспорте и в сельском хозяйстве. В целом российский рынок будет развиваться в соответствии с общемировыми трендами, с задержкой на 1-3 года от развитых стран.

В цепочке создания добавленной стоимости снижается роль «чистых» поставщиков услуг связи для M2M/IoT и возрастает роль поставщиков сервисов на базе облачных IoT-платформ, услуг системной интеграции и техподдержки систем M2M/IoT.

"ВымпелКом" активировал в Москве сеть NB-IoT для сервисов и устройств интернета вещей

2 июля 2019 года стало известно, что ПАО "ВымпелКом" (бренд "Билайн") активировало в Москве сеть для сервисов и устройств интернета вещей (IoT) в стандарте LTE на основе технологии NB-IoT. Она сможет поддерживать десятки миллионов умных устройств. Подробнее здесь.

ГКРЧ приняло компромиссное решение по судьбе стандарта LPWAN

Минкомсвязи опубликовало в январе протокол заседания Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) от 24 декабря 2018 г. В нем комиссия внесла изменения в свое решение от 2007 г. о работе маломощных устройств, к числу которых относятся устройства беспроводного стандарта LPWAN. Этот стандарт предназначен для передачи данных от устройств интернета вещей^[11].

Первоначальный вариант решения комиссии по данному вопросу вызвал немало споров. Сейчас устройства LPWAN работают в безлицензируемых участках диапазона 800 МГц: 864 - 865 МГц, 866 - 868 МГц и 868,7 - 869,2 МГц.

В предпоследнем в 2018 г. заседании ГКРЧ хотела обязать для запуска базовых станций стандарта LPWAN получать разрешения на использование радиочастот. Кроме того, планировалось обязать использовать в данных сетях только отечественное оборудование.

Глава Ассоциации участников рынка интернета вещей Андрей Колесников обращался с письмом к министру связи, председателю ГКРЧ Константину Носкову с просьбой не допустить принятия такого решения. Колесников указывал, что требование об обязательном получении разрешения на использование радиочастот увеличит сроки строительства сетей LPWAN, приведет к росту стоимости услуг связи и увеличит нагрузку на контролирующий орган - Роскомнадзор.

Кроме того, сейчас сети LPWAN активно используется стартапами, в том числе в студенческой и образовательной сфере. Введение разрешительной процедуры ввода радиоэлектронных средств стандарта LPWAN сделает продолжение такой практики невозможным.

Колесников выступил и против введения требования об обязательном использования российского оборудования. Российские производители, по его мнению, пока не в состоянии обеспечить требуемый объем и качество оборудования для интернета вещей.

2018

Tele2, Ericsson и «Ростелеком» протестировали NB-IoT для энергетического сектора

26 ноября 2018 годы Tele2 сообщил, что совместно с Ericsson и «Ростелекомом» исследовали возможности технологий NB-IoT для энергетического сектора. Тестирование проходило в Москве и Санкт-Петербурге на базе LTE-сети Tele2. Технологии интернета вещей позволят энергосбытовым компаниям оптимизировать затраты, а потребителям – более комфортно пользоваться их услугами.

Тестовая E2E-сеть (end-to-end) NB-IoT была развернута на базе инфраструктуры Tele2 с использованием технических решений Ericsson. В ходе исследований в Москве и Санкт-Петербурге данные от электросчетчиков передавались через LTE-сеть Tele2 на сервер сбора статистики энергетической компании. Для передачи данных использовались модемы со встроенными SIM-картами «Ростелекома».

Результаты тестов доказали эффективность E2E-сервиса по сбору и передаче показаний электросчетчиков. Полная автоматизация этого процесса обеспечит высокий экономический эффект для энергосбытовых компаний и позволит сделать пользование услугами энергопотребления более комфортным для потребителей.

В Москве тестирование технологий интернета вещей проводилось в диапазоне 800 МГц. При этом применялось внутриполосное развертывание NB-IoT в полосе шириной 5 МГц. Такой подход позволяет использовать NB-IoT внутри существующих сетей LTE, которые имеют широкое покрытие и позволяют предоставлять услуги интернета вещей высокого качества. В Санкт-Петербурге подключения NB-IoT осуществлялись в LTE-сети Tele2 в диапазоне 1800 МГц.

До конца 2018 года Tele2, Ericsson и «Ростелеком» планируют развернуть две дополнительные пилотные зоны в жилых домах (более 100 приборов учета) в разных районах Москвы. Компании протестируют сервис на большом количестве электросчетчиков в реальных условиях. Участники проверят точность и полноту передачи данных с электросчетчиков на сервер обработки данных. Так компании хотят подтвердить технологическую готовность сети Tele2 и инфраструктуры «Ростелекома» для предоставления современных услуг компаниям энергетической отрасли. Помимо этого, на базе совместно развернутой инфраструктуры будут прорабатываться пилотные проекты для других отраслей.

Во всех регионах присутствия мы построили LTE-сети, позволяющие быстро развернуть NB-IoT и открыть все преимущества «интернета вещей» клиентам. Технологии IoT являются главным драйвером развития энергоэффективности и экологичности устройств, которые используются частными потребителями в домах. Наши тесты продемонстрировали широкие возможности оптимизации процессов в сфере ЖКХ и полезность этих решений для клиентов. В основе архитектуры IoT лежит сеть, которая анализирует информацию и адаптирует работу устройств к потребностям потребителя. E2E-сеть на базе нашей LTE-инфраструктуры выполнила тестовые задания и корректно передала данные на сервер энергосбытовой компании. По мере эволюции технологий устройства будут все активнее взаимодействовать и объединяться в экосистемы, поэтому наши последующие проекты с партнерами ориентированы на применение в различных областях. Ритварс Криевс, технический директор Tele2

Этот пилотный проект – очередной шаг «Ростелекома» на пути развития индустриального интернета и внедрения решений на базе стандарта NB-IoT в промышленных отраслях. Открытость инновациям и способность объединять усилия с партнерами из разных областей, а также собственная инфраструктура передачи и хранения данных позволяют «Ростелекому» предложить рынку практичные, удобные и надежные решения, в том числе и в рамках реализации государственной программы «Цифровая экономика Российской Федерации. Роман Шульгинов, вице-президент «Ростелекома» по отраслевым решениям

Интернет вещей открывает широкие перспективы для улучшения качества жизни людей, развития всех отраслей промышленности и роста экономики. По данным Ericsson Mobility Report, к 2023 году в мире будет более 3,5 млрд подключенных к интернету вещей устройств. При этом внедрение IoT во всех отраслях будет происходить, в первую очередь, на базе мобильных технологий 5G. Наши пилотные проекты в области интернета вещей, реализуемые совместно с «Ростелекомом» и Tele2, позволят жителям российских городов оценить преимущества, которые дают современные технологии. Зоран Лукович, вице-президент Ericsson по развитию бизнеса с Tele2 и «Ростелеком»

В России разрешили NB-IoT

В начале 2018 года на заседании Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) было принято решение об использовании узких полос радиочастот для Интернета вещей. Согласно принятому решению полосы радиочастот 453–457,4 МГц и 463–467,4 МГц, 791–820 МГц, 832–862 МГц, 880–890 МГц, 890–915 МГц, 925–935 МГц, 935–960 МГц, 1710–1785 МГц, 1805–1880 МГц, 1920–1980 МГц, 2110–2170 МГц, 2500–2570 МГц и 2620–2690 МГц могут быть использованы радиоэлектронными средствами (РЭС) стандарта LTE и последующими его модификациями в режиме NB-IoT на территории России.

Для оказания связи 4G было принято решение выделить полосы частот 453–457,4 МГц и 463–467,4 МГц пяти регионам. В этот список попали Ненецкий и Чукотский АО, Республики Ингушетия, Саха (Якутия) и Чечня. Торги пройдут не позднее второго квартала следующего года.

2017

МТС открыла лабораторию экосистемы NB-IoT

В декабре 2017 года МТС объявила об открытии в Москве первой в России постоянно действующей лаборатории интернета вещей под эгидой международной ассоциации GSMA, представив клиентам и партнерам пилотные решения на основе технологии Narrow Band IoT (NB-IoT) для применения в быту, системах безопасности, управления городской инфраструктурой и ЖКХ, а также собственные готовые к внедрению коммерческие IoT-сервисы.

В лаборатории интернета вещей «IoT Эксплориум», открытой в рамках проекта GSMA «Инициативы по развитию мобильного IoT», клиенты, партнеры и поставщики могут не только ознакомиться с коммерческими IoT-сервисами, но и совместно протестировать и создать перспективные IoT-решения. На стендах лаборатории МТС представлены фрагменты IoT-сетей с различными датчиками и оборудованием, передающими параметры и данные для обработки в облачных платформах с управлением через планшеты и ноутбуки с визуализацией информации о состоянии систем на больших экранах.

Основная экспозиция NB-IoT в лаборатории представлена коммерческими IoT-сервисами МТС и тестовой NB-IoT сетью в диапазонах 900 Мгц и 1800 Мгц с пилотными продуктами Группы МТС на основе технологий Nokia и решений российских разработчиков для применения в различных сферах: в умном доме, в системах мониторинга и управления инфраструктурой умного города, контроля расхода энергоресурсов в ЖКХ, безопасности объектов. В лаборатории также демонстрируется работа тестовой сети NB-IoT на основе решения Ericsson.

ZTE и velcom запустили сеть NB-IoT в Минске

Телеком-оператор velcom запустил осенью 2017 года в Минске первую в стране узкополосную сеть NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) для «интернета вещей». Запуск сети NB-IoT позволит развивать «интернет вещей» во всем городе, а не только в пилотных зонах. Базовые станции уже сейчас обеспечивают устойчивое покрытие в каждом районе: узкополосная связь проникает в самые труднодоступные места, сквозь массивные стены зданий и на цокольные этажи. По уровню проникновения сигнала новый стандарт может в 20 раз превосходить используемые сейчас технологии M2M.

Ранее velcom получил разрешение от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) на то, чтобы использовать для «интернета вещей» часть ранее выделенного частотного диапазона. Сеть NB-IoT работает в диапазоне 900 МГц, который также задействован в GSM и UMTS. Для «интернета вещей» используется небольшая полоса частот в 200 кГц c защитными интервалами, что никак не влияет на работу других сетей.

Сотовым операторам в России могут разрешить применять частоты в режиме NB-IoT

В начале декабря 2017 года стало известно о том, что Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) планирует разрешить операторам "большой четверки", а именно — МТС, "МегаФон", "Вымпелком" и Tele2, использование частот в режиме NarrowBand Internet of Things (NB-IoT). Соответствующий проект решения ГКРЧ планируется рассмотреть в ходе заседания 28 декабря 2017 года.

В частности, предполалгается, что операторы смогут запускать NB-IoT в рамках уже действующих разрешений на использование частот стандартов GSM, LTE и последующих модификаций по России в различных диапазонах. Согласно документу, ГКРЧ "принимает во внимание необходимость скорейшего внедрения перспективных радиотехнологий для развития интернета вещей".

По мнению операторов, возможность применения частот в режиме NB-IoT позволит обеспечить благоприятную нормативную среду для развертывания инфраструктуры интернета вещей, упорядочит развитие IoT в России, а также ускорит выход на рынок готовых коммерческих продуктов и сервисов в этой сфере, которые уже были протестированы.^[12]

Федеральная беспроводная сеть в РФ

В программе «Цифровая экономика», разработанной Минкомсвязи по поручению президента Владимира Путина, после утверждения Правительством появился ряд новых пунктов. В том числе в разделе «Информационная инфраструктура» теперь присутствует пункт о строительстве сети стандарта LPWAN^[13].

Согласно программе, до конца 2017 года будет разработана концепция развития сетей узкополосной сети связи сбора телеметрической информации в городах с территорий более 100 кв. км. Также будут определены потребности в услугах, подходы к созданию и использованию сети LPWAN.

Параллельно будет проведена разработка, совершенствование и доработка программно-аппаратного комплекса, включающие телекоммуникационное оборудование, отвечающего потребностям развития сетей узкополосной сети связи и сбора телеметрической информации. Подчеркивается, что оборудование должно быть преимущественно отечественного производства.

В начале 2018 года будут определены перечни и проведена оценка возможностей отечественной промышленности по производству телекоммуникационного оборудования для строительства сети LPWAN. Позднее будут созданы условия для развития федеральной сети узкополосной связи по технологии LPWAN, в том числе определены радиочастоты для разворачивания сети, приняты нормативные правовые акты и реализован пилотный проект создания сети связи.

В IIIквартале 2018 г. будет проведено планирование сетей узкополосной связи по технологии LPWAN, порядок ее развертывания и создания. К III кварталу 2019 г. сети связи LPWANбудут внедрены в первых пяти городах с численностью населения более 1 млн человек, причем на данных сетях будет применяться отечественное оборудование.

До конца 2022 г. сети LPWAN, использующие отечественное оборудование, будут внедрены во всех городах России с территорией более 100 кв. км. А к концу 2024 г. будет обеспечено повсеместное внедрение сетей LPWAN в малых городах и поселках городского типа, а также вдоль федеральных автомобильных и железнодорожных магистралей.

Кто займется новым мегапроектом

Ранее проект строительства сети LPWAN представило государственное АО ГЛОНАСС, отвечающее за систему автоматического реагирования на ДТП «ЭРА-ГЛОНАСС». АО ГЛОНАСС называет свое решение полностью отечественной разработкой и предлагает использоваться данную сеть для управления датчиками, сбора телеметрической информации и контроля почв на территории сельскохозяйственных угодий.

По данным газеты «Ведомости», на ближайшем заседании Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) будет рассмотрен вопрос о выделении АО ГЛОНАСС частот для строительства сети LPWAN в диапазоне 800 МГц. Источник CNews, близкий к ГКРЧ, подтверждает, что такой вопрос будет рассматриваться, причем циркуляр о необходимости выделения частот, по его словам, пришел «с самого верха».

Исследование Lux Research и Stratistics MRC

На NB-IoT будет приходиться более 90% от всех LPWAN-соединений в мире, а LoRaWAN станет дополнением к этому стандарту, считают исследователи Lux Research.

Объем глобального рынка LPWA-сетей по итогам 2015 года составил $0,5 млрд, а к 2022 году он вырастет до $46,3 млрд, прогнозировали аналитики Stratistics MRC. Среднегодовые темпы прироста рынка в этот период ожидаются на уровне 88,8%. Такие высокие показатели аналитики объяснили как ростом числа устройств для Интернета вещей, так и появлением новых стандартов связи для IoT-девайсов.

В 2016 году были выработаны такие стандарты связи для Интернета вещей, как LTE-M и NB-IoT. Первые такие сети (четыре NB-IoT и две сети LTE-M) по данным Международной ассоциации поставщиков мобильных решений (GSMA) уже работали в апреле 2017 года. В это же время тестировались 40 NB-IoT и 12 LTE-M сетей.

Например, в январе Vodafone запустил в коммерческую эксплуатацию сеть стандарта NB-IoT в Испании. В феврале AT&T сообщила о планах строительства LTE-М в США во втором квартале 2017 года и Мексике до конца 2017 года.

В мае нидерландский оператор T-Mobile предоставил предприятиям страны подключение к NB-IoT.

Еще один стандарт связи, который широко используется для соединения IoT-устройств – LoRaWAN. В июне представители LoRa Alliance сообщили, что в их организации насчитывается уже 500 участников. Услуги связи оказывают 42 оператора, что в 3,5 раза больше, чем годом ранее. Сейчас сервисы LoRa доступны более чем в 250 городах мира.

Сети LoRa зачастую используют сотовые операторы, предоставляющие услуги в лицензируемом спектре частот. Популярность этого стандарта объясняется низкой стоимостью датчиков (до $10), высокой автономностью (время работы от одного заряда батареи – около 10 лет) и широкой зоной охвата.

До 2028 года сети 5G не составят конкуренции NB-IoT и LoRa, прогнозируют аналитики Lux Research^[14].

«МегаФон» и Qualcomm совместно протестировали NB-IoT в Санкт-Петербурге

2 августа компании «МегаФон» и Qualcomm Technologies объявили о завершении совместного тестирования технологии Narrowband IoT LTE (NB-IoT).

Тестирование проводилось на базе Федерального центра исследований и разработок «МегаФона» в Санкт-Петербурге. В качестве конечного устройства использовался тестовый абонентский терминал на базе глобального многорежимного модема Qualcomm MDM9206, а со стороны сети было применено оборудование Huawei. Для тестирования был задействован диапазон 900 МГц. Основной функционал стандарта NB-IoT был проверен по совместно утвержденной программе. В рамках тестирования также была проверена работоспособность методов улучшения покрытия (Coverage Enhancement Levels), позволяющих устройству оставаться в сети даже при очень малых значениях принимаемого сигнала, что особенно актуально для перспективных устройств интернета вещей.

Проведенный тест NB-IoT 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.

«МегаФон» 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, — заявил Николай Сидоров, руководитель федерального центра исследований и разработок «МегаФона»

Мы рады, что коммерчески доступные модули на базе глобального многорежимного LTE IoT модема MDM9206 уже сейчас делают интернет вещей возможным. NB-IoT и eMTC — оптимальные технологии для 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 уже 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», — считает Юлия Клебанова, вице-президент компании Qualcomm по развитию бизнеса в Восточной Европе

Huawei протестировала «умные» счетчики электроэнергии на базе NB-IoT в Испании

Компания Huawei разработала «умный» счетчик на базе технологии узкополосного интернета вещей (NB-IoT, 4.5G) в сотрудничестве с JANZ CE и u-blox, и реализовала свой первый эксплуатационный проект на базе таких счетчиков.^[15]

EDP Distribuição (Испания) использует узкополосный интернет вещей для реализации пилотного проекта в рамках программы Upgrid, которая, в свою очередь, выступает частью стратегии Еврокомиссии «Горизонт 2020». Инфраструктурная сеть NB-IoT была установлена оператором связи NOS с использованием разработок Huawei.

По информации Huawei, с помощью узкополосного интернета вещей решаются следующие задачи:

• поддерживается должное качество обслуживания потребителей — за счет автоматического обнаружения отказов и повреждений, что сокращает срок восстановления обслуживания (в случае стихийных бедствий и других непредвиденных ситуаций она позволяет быстрее обнаружить неполадки и решить проблему);
• измерение потребления в режиме онлайн с поддержкой различных ситуаций и статистики;
• реагирование по требованию, контролируемое практически в режиме реального времени;
• непрерывное развитие технологии за счет постепенного массового внедрения операторами связи (внедрение в больших масштабах обеспечит создание развитой экосистемы и реализацию технологической революции за счет оптимизации функционала и внедрения новых элементов в соответствии с требованиями «умной» сети).

EDP Distribuição выбрала для пилотного запуска разработки район Парк даж Насоеш (Парк Наций, Parque das Nações) в Лиссабоне, при этом в проект вовлечены 100 клиентов. Здесь уже внедрен узкополосный интернет вещей и установлены две базовые станции NOS, что обеспечивает NB-IoT-покрытие. Интеллектуальное управление энергопотреблением стало примером практического применения этой технологии, отметили в Huawei.

"МегаФон" протестировал работу счетчиков в стандарте NB-IoT

Комплексное решение, представленное весной «МегаФоном» вместе с партнерами, позволит предприятиям ЖКХ и управляющим компаниям оперативно получать информацию о потреблении ресурсов, автоматически контролировать расходы, моментально определять баланс и избавиться от платежных разрывов. Жителям, перешедшим на новое решение, больше не придется снимать показания вручную, кроме этого, за расходом электроэнергии, воды и газа можно будет следить через удобное приложение и выгружать статистику за определенный период.

Продукт обладает рядом преимуществ перед доступными на рынке альтернативами, поскольку работает на стандарте NB-IoT, который «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 конкурентную стоимость 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.

«Сегодня мы можем говорить о возникновении целого рынка технологий в ЖКХ, и решения, которые здесь появляются, потом находят применение и в других отраслях. Безусловно, это явление - результат планомерной работы над повышением инвестиционной привлекательности отрасли, - отмечает заместитель Министра строительства и ЖКХ Российской Федерации Андрей Чибис. - Мы считаем, что приход частного инвестора и определение четких правил игры способны сделать сферу ЖКХ по-настоящему эффективной и клиентоориентированной. Профессиональный управленец, будь то инвестор или управляющая организация, заинтересован в автоматизации процессов, и, соответственно, снижении издержек, повышении управляемости и прогнозируемости работы. Мы уверены, что решение, которое сегодня презентуется, станет еще одним шагом на пути к повышению эффективности управления жильем и сможет повысить платежную дисциплину среди населения».

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.

2016: Практика Huawei

До окончательного принятия стандартов NB-IoT компания Huawei вместе с партнерами проводила работы по подготовке к стандартизации и тестированию приложений, чтобы лучше понять потребности клиентов, ускорить модернизацию и оптимизировать технические решения. Только в первой половине 2016 года компания Huawei завершила множество совместных проектов. Например, вместе с Etisalat компания Huawei тестировала услуги и приложения для умной парковки; вместе австралийскими операторами (VHA и Optus) и компанией South East Water запустила в тестирование системы интеллектуального управления водоснабжением, а также заключила соглашение по стратегическому партнерству с китайскими China Telecom и Shenzhen Water Group для реализации аналогичной системы.

2015

Оценка рынка от Stratistics MRC

Согласно данным Stratistics MRC, объем глобального рынка LPWA-сетей оценивается $0,5 млрд по итогам 2015 года. К 2022 году, по прогнозам аналитиков, рынок достигнет $46,3 млрд. Среднегодовые темпы прироста (CAGR) рынка в 2015-2022 гг. составят 88,8%.

По данным аналитиков, частный сектор экономики займет наибольшую долю рынка в течение прогнозного периода. В то же время показатели CAGR государственного сектора экономики по потреблению LPWAN-сервисов превысят показатели частного. Страны Европы будут доминировать на мировом рынке LPWAN. В то же время более высокие темпы роста совокупного годового оборота будут наблюдаться в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

"МегаФон" в GSMA NB-IoT Forum

В 2015 году компания «МегаФон» стала участником сообщества GSMA NB-IoT Forum, целью которого является сотрудничество в области развития технологии NB-IoT по всему миру. В составе организации – операторы (China Mobile, Deutsche Telekom, Vodafone и др.), а также производители технологичных решений (Huawei, Intel, Qualcomm). 14 июля 2016г. Москва. «МегаФон» получил от ассоциации GSMA извещение о присвоении статуса NB-IoT (Narrow Band IoT) Forum Project Member. Так, «МегаФон» стал участником сообщества GSMA NB-IoT Forum, целью которого является сотрудничество в области развития технологии NB-IoT по всему миру.

Смотрите также

• Стриж: Сбор показаний ЖКХ-счетчиков
• Статья:Интернет вещей Internet of Things (IoT)
• Статья:Интернет вещей, IoT, M2M (мировой рынок)
• Статья:Интернет вещей, IoT, M2M (рынок России)
• Интернет вещей: успеть нельзя остаться
• RFID
• IIoT - Industrial Internet of Things (Промышленный интернет вещей)
• Промышленная революция (Индустрия 4.0)
• Smart Grid (Умные Сети)

Примечания