В ближайшие дни "МегаФон" в партнерстве с китайской Huawei и российским разработчиком программного обеспечения "Большая Тройка" намерен запустить в одном из регионов России пилотную зону по применению "умных" счетчиков газа, воды и электроэнергии, работающих по беспроводной технологии передачи данных Narrow Band IoT (NB-IoT). В коммерческих целях такое оборудование пока не может применяться из-за отсутствия необходимого для его сертификации нормативно-правового акта (НПА). Разработкой такого документа занимается Минкомсвязи. Аналитики оценивают потенциал рынка приборов интеллектуального учета в России в более чем 206 млн счетчиков, и в этой сфере уже развивают бизнес не только мобильные операторы. Однако перспективы внедрения "умных" счетчиков пока туманны.
"Умный" счетчик позволит жителям домов снимать показания не вручную, а автоматически. За расходом электроэнергии, воды и газа можно будет следить через приложение и выгружать статистику за определенный период. Как рассказал на пресс-конференции руководитель по внедрению и развитию M2M/Iot-продуктов корпоративного бизнеса ПАО "МегаФон" Павел Иванченко, компания поставляет комплексное решение по учету ресурсов "под ключ". Оператор не только установит и подключит счетчик, но и будет вести его обслуживание, мониторинг и техподдержку. По его словам, технически решение представляет собой произведенный в России счетчик, аккумулятор, систему передачи данных, радиомодуль, а также сервер, который собирает данные.
Эту систему оператор подготовил вместе с партнерами. В частности, Huawei выступил поставщиком базовых станций и сетевой инфраструктуры, а также радиомодуля, через который передаются данные. Директор по продажам и маркетингу IoT- решений Huawei в России Марат Нуриев рассказал корреспонденту ComNews, что радиомодули для компании поставила швейцарская Ublox и китайская Quectel. Со своей стороны, ГК "Большая Тройка" является разработчиком платформы для сбора и анализа показаний со счетчиков.
Как говорит Павел Иванченко, технология NB-IoT обеспечивает высокое проникновение сигнала мобильной связи в помещениях с затрудненным приемом сигнала. Кроме того, устройство, работающее на базе NB-IoT, отличается сверхнизким энергопотреблением, а также работает в лицензионном спектре, который не подвержен влиянию радиопомех. По словам Марата Нуриева, стоимость радиомодуля должна быть невысокой, не более $5. "Пока выпуск модулей идет ограниченными партиями. Однако когда они будут производиться массово, то и цена упадет", - отметил он. В стоимость самого счетчика будет также включено решение по защите от DDoS-атак.
"В ближайшие дни мы планируем запустить пилотную зону в одном из регионов России. Пока не скажу, в каком, следите за новостями. Но точно в течение 2017 г. мы запустим решение в коммерческую эксплуатацию", - заявила директор по развитию корпоративного бизнеса "МегаФона" Наталья Талдыкина. Мэр Иннополиса Руслан Шагалеев прямо на пресс-конференции предложил "МегаФону" полностью оборудовать все дома в городе интеллектуальными счетчиками. "Давайте реализуем нагрузочный тест, сделаем первый город, полностью подключенный к системе NB-IoT. Все ресурсы города мы готовы предоставить", - заявил он.
Однако, как говорит Марат Нуриев, такое решение появится на рынке только после сертификации оборудования, работающего в стандарте NB-IoT. "Вопросом сертификации оборудования в этом стандарте мы совместно с Минкомсвязи занимаемся еще с прошлого года. Сейчас ведомство готовит нормативный правовой акт, который утвердит правила применения оборудования", - уточнил он, добавив, что вопрос в том, как долго Минкомсвязи будет разрабатывать этот документ. Представитель министерства вчера не ответил на запрос ComNews.
"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", - приветствует новое решение заместитель министра строительства и ЖКХ Российской Федерации Андрей Чибис. Вице-президент по операторскому рынку компании Huawei в России Лю Либо отметил, что компания готова применить в сотрудничестве с российскими операторами, разработчиками приложений и оборудования опыт работы с ведущими мировыми компаниями.
Как отметила пресс-секретарь ПАО "ВымпелКом" Анна Айбашева, компания также проявляет интерес к технологии NB-IoT. "Мы прорабатываем возможность использования этой технологии в наших продуктах, но пока ждем получения необходимых разрешений", - сказала она. Представители ПАО "Мобильные ТелеСистемы" (МТС) и ООО "Т2 Мобайл" (бренд Tele2) вчера не ответили на запрос ComNews.
Как говорит директор аналитического центра Национальной ассоциации участников рынка промышленного Интернета Виктор Харчев, перспективы оборудования, работающего в стандарте NB-IoT, в наибольшей степени определяются его возможностями и стоимостью. Директор Ассоциации участников рынка Интернета вещей Андрей Колесников приветствует появление счетчиков, работающих по технологии NB-IoT. Он отметил, что операторы мобильной связи обладают необходимой технологией, клиентской базой, мощными маркетинговыми инструментами, а самое главное - инфраструктурой доступа к Сети. Все это поможет им продвигать новый продукт.
Помимо сотовых операторов, установкой и обслуживанием "умных" счетчиков уже занимается ПАО "Ростелеком". Например, Новосибирский филиал компании еще в 2016 г. начал предоставлять управляющим компаниям города автоматизированную услугу сбора и обработки информации с приборов учета коммунальных услуг. Этим сервисом пользуется 12 управляющих компаний Новосибирска, подключено больше 100 домов. "Оператор предоставляет УК-канал, организованный по проводной линии связи, модем, преобразователь интерфейсов (RS-485/RS-232 в Ethernet). В отличие от беспроводной, более надежная и защищенная проводная связь от "Ростелекома" позволяет запрашивать показания приборов учета неограниченное количество раз в сутки. Таким образом, управляющая компания имеет возможность в реальном времени контролировать потребление электроэнергии и тепла в домах", - подчеркнул сотрудник компании. Подобные проекты компания осуществила и в ряде городов.
Ведущий эксперт по развитию решений в области мобильного ШПД компании Ericsson в регионе Северная Европа и Центральная Азия Георгий Муратов отметил, что вендор по всему миру работает над подобными проектами (на базе NB-IoT) напрямую с энергетическими компаниями. Один из наиболее интересных проектов по работе с интеллектуальными сетями электроснабжения Ericsson делает в Эстонии для компании Electrilevi. Контракт с этой компанией предполагает установку 630 тыс. "умных" электросчетчиков, а также внедрение систем поддержки операционной деятельности (OSS) для управления и сбора данных.
Как полагает аналитик Mobile-Review Эльдар Муртазин, перспективы "умных" счетчиков туманны, потому что такие приборы не нужно часто менять, они позволяют гражданам экономить средства и меньше платить за потребляемые ресурсы, что может идти вразрез с интересами некоторых недобросовестных управляющих компаний, а также и энергетических компаний. Он не исключает, что из-за этого внедрение таких счетчиков будет идти небыстро.
По оценке IKS Consulting, общий потенциал рынка приборов интеллектуального учета в России превышает 206 млн счетчиков. Однако цифровизация коммунальной инфраструктуры жилого сектора (оснащенность домохозяйств цифровыми приборами учета) находится в самом начале пути. Даже уровень оснащенности механическими приборами учета потребления воды не превышает 70%, тепловой энергии - 8%. Исключение составляет сегмент электропотребления, который демонстрирует наиболее высокий уровень развития цифровой коммунальной инфраструктуры. В этом сегменте установлено порядка 0,2 млн "умных" счетчиков, при общем показателе обеспеченности домохозяйств обычными электросчетчиками в 99%.
Комплексное решение для «интернета вещей» в ЖКХ, было встречено скепсисом: мол, сколько компаний тут уже отметилось, а показания счётчиков до сих пор приходится списывать вручную! Однако в данном случае к происходящему стоит присмотреться - и тем пристальней, чем ближе вам жилищно-коммунальная тема. Не стану утверждать, что именно это решение станет лидером рынка в обозримом будущем и даже что именно оно будет работать в вашем доме/домах. Но что понимать его и его аналоги пора - без сомнения, ибо это поможет сэкономить деньги и поднять качество управления жилым фондом.
Собственно новость короткая: «Мегафон» совместно с Huawei и «Большой тройкой» уже в этом году планирует предложить управляющим компаниям и вообще предприятиям ЖК-сектора продукт, реализующий дистанционный сбор информации с «умных» счётчиков (легко адаптируемый и для других «умных» устройств в быту). Как это сделано? Похоже на решения, которые уже внедрены - например, российской марки « »: к счётчику подключается радиомодуль, регулярно передающий показания на сервер, расположенный в нескольких километрах от дома.
Отличие в том, что «Мегафон» с партнёрами избрали для передачи данных стандарт NB-IoT. О том, какие выгоды обещает именно этот стандарт, будет рассказано ниже, а пока давайте остановимся подробней на самой проблеме дистанционного сбора показаний бытовых счётчиков.
Забудьте на минуту об «умных» устройствах, «интернете вещей» и прочих хитрых терминах. Достаньте свой смартфон, задумайтесь, как он работает. Почти наверняка вы пользуетесь услугой мобильного интернета. Скорость такого соединения сопоставима с интернетом проводным: при желании можно загружать не только веб-страницы, но и слушать музыку, смотреть видео, даже видео передавать! Однако все эти прелести достались нам не просто так, за них приходится платить. И я имею в виду прежде всего не деньги, а точнее, не только их.
Высокая скорость передачи данных сильно ограничивает количество абонентов, которые может обслужить одна «сота» оператора связи. Все мы сталкивались с этим ограничением, например, в выходной день в торговом центре: связь будто бы есть, а не дозвониться! Потом, на такую передачу тратится много энергии - вот почему аккумулятора смартфона хватает от силы на пару дней. Ещё электроника, осуществляющая такую передачу, дорогая. Наконец, дальность связи невелика и чем плотней застройка, тем она меньше. В сумме всё это выливается в необходимость для оператора использовать дорогостоящее оборудование для организации «сот» и, соответственно, в дорогие тарифы для абонентов.
А теперь представьте себе бытовой счётчик - воды, скажем, или электричества, газа, тепла. Как много информации он порождает за сутки? Да ничтожное количество! Сотни байт, если снимать показания, например, ежечасно: для сравнения, одна страница с этой статьёй «весит» в тысячи раз больше! И как прикажете передать эти несколько сотен байт на сервер, если вдруг мы решим избавить жильца от необходимости списывать показания и сдавать их вручную? Через интернет, конечно, и почти наверняка через беспроводной.
Дешевле всего кажется прицепить к каждому счётчику обычный телефон. Но здесь-то и всплывают их недостатки: они дороги, недальнобойны, одна «сота» может обслужить лишь небольшое их количество. Для счётчиков явно нужен какой-то другой стандарт передачи данных, который обладал бы обратными свойствами: пусть скорость передачи невелика, зато в эксплуатации дёшев!
Именно таким стандартом и является NB-IoT, избранный «Мегафоном» с партнёрами. Стоит за ним промышленный консорциум 3GPP - то есть те самые компании, что подарили нам GSM, GPRS и EDGE, LTE. Просто для сведения: аббревиатура NB-IoT хоть и выглядит жутко, расшифровывается легко. NB - это narrow band, то есть «узкая полоса»: значит, передатчик, работающий по такой технологии, занимает сравнительно мало места в эфире и может, не мешая, работать в одном диапазоне с сотовыми телефонами. IoT - это internet of things, то есть «интернет вещей»: стандарт предназначен для подключения к интернету не людей, а «умных» устройств.
Любое устройство, оснащённое модулем NB-IoT, ведёт себя подобно сотовому телефону: оно так же связывается с «сотой» оператора и передаёт туда какие-то данные. Отличие от телефона в том, что объёмы данных и скорость небольшие (сотни или тысячи байт в секунду), а это даёт возможность посадить на одну «соту» десятки тысяч таких устройств, обеспечить большую «пробивную способность» (плотность застройки влияет не так сильно), и достичь нескольких лет работы без замены батарейки. Другой немаловажный фактор: себестоимость такого радиомодуля в районе 300 рублей, то есть красть его в принципе невыгодно - больше провозитесь.
На самом деле, конечно, NB-IoT - не единственный вариант в классе низкоэнергетических сетей (LPWAN , так называют сети, предназначенные для обмена данными с «умными» устройствами). Стандартов и разработок, претендующих на стандарт, тут насчитывается больше дюжины - от совсем ещё сырых теоретических до уже внедряемых (типа LoRaWAN, за которой стоит IBM, или отечественного «СТРИЖа»). Но важно понимать, что в большинстве случаев эти технологии предполагают установку вспомогательного оборудования для сбора данных с одного или нескольких домов: специальной радиостанции, обслуживающей дома в радиусе от сотен метров до десятков километров. Это само по себе удорожает решение.
NB-IoT в таком оборудовании не нуждается: помните, он работает как сотовый телефон, напрямую общаясь с «сотами» оператора связи. Для клиентов такой вариант и проще, и дешевле. А учитывая авторитет компаний, продвигающих NB-IoT в России, ему тем более стоит уделить особое внимание. Поэтому когда такие продукты появятся в продаже - присмотритесь к ним!
Какие выгоды может принести массовая установка на дом счётчиков, сдающих показания через NB-IoT? Для управляющих компаний и ТСЖ, ворующих деньги через манипуляции с показаниями счётчиков, никаких. Но для такие счётчики - чрезвычайно выгодная штука. Дело в том, что оснастить ими жилой фонд можно практически даром - в том смысле, что стоимость радиомодуля практически незаметна на фоне цены самого счётчика, а больше никакого оборудования не требуется! Ведь данные со счётчиков уходят сразу к оператору связи, а оттуда на сервер УК/ТСЖ, где и обрабатываются.
Таким образом учёт в доме с минимумом затрат становится практически идеальным. «Умные» счётчики, сдающие показания самостоятельно, мешают «химичить» с показаниями, выявляют незамеченные утечки и утечки хронические, радикально сокращают общедомовые нужды. Всё это выгодно прежде всего самим жильцам, но и управляющей компании тоже: точнее учёт - меньше проблем, лучше имидж управленцев. Вот почему в чистом итоге NB-IoT кажется фаворитом «интернета вещей» в сфере ЖКХ. Осталось дождаться его официального старта в России, что должно случиться в ближайшие месяцы.
P.S. Использованы графические работы GSMA , Huawei .
Если вам понравилась статья - порекомендуйте ее своим друзьям, знакомым или коллегам, имеющим отношение к муниципальной или государственной службе. Нам кажется, что им это будет и полезно, и приятно.
При перепечатке материалов обязательна ссылка на первоисточник.
«МегаФон» в партнерстве с компаниями Huawei и «Большая Тройка» провел 9 марта в своем офисе в Москве публичное тестирование работы «умных» счетчиков для ЖКХ, показания которых передаются с использованием технологии NB-IoT. Наталья Талдыкина, директор по развитию корпоративного бизнеса «МегаФона», назвала данное событие «историческим днем для Интернета вещей в России». В самое ближайшее время оператор планирует запустить тестовую зону NB-IoT в одном из российских регионов.
Тестирование проводилось непосредственно на рабочей сети «МегаФона». В состав тестовой установки входили два водомерных датчика (холодной и горячей воды), которые были подключены к внешнему модему NB-IoT, а также счетчик электроэнергии со встроенным чипом NB-IoT. При этом, как было подчеркнуто, благодаря малым размерам модем NB-IoT и питающий его аккумулятор можно легко встроить практически в любой выпускаемый сегодня счетчик без изменения его форм-фактора.
«МегаФон» планирует поставлять решение под ключ, включая как сами счетчики, так и систему сбора и анализа показаний. Создано это решение совместно с компанией «Большая Тройка», российским разработчиком информационных систем в сфере ЖКХ. Артем Седов, генеральный директор ГК «Большая Тройка», отметил: «Текущая реформа ЖКХ ставит задачу повышения эффективности использования энергоресурсов и обеспечения прозрачности при начислении платежей. Подключение приборов учета с дистанционным снятием показаний должно решить эти вопросы для граждан и управляющих компаний и предоставить доступный и удобный инструмент по управлению и контролю за потреблением коммунальных услуг».
Продемонстрированное решение работает на базе технологии NB-IoT, и уже в нынешнем году «МегаФон» совместно с Huawei планирует ввести в коммерческую эксплуатацию сеть с поддержкой данной технологии. По словам Марата Нуриева, директора по продажам и маркетингу IoT-решений Huawei в России, NB-IoT - самая перспективная технология для беспроводного доступа в области Интернета вещей. Энергоэффективность NB-IoT позволяет подключенным устройствам работать до 10 лет без замены аккумулятора, используемый частотный диапазон гарантирует бесперебойную передачу данных даже в помещениях с затрудненным приемом сигнала мобильной связи, а низкая цена радиомодуля обеспечивает конкурентную стоимость внедрения. Эксперты прогнозируют, что с началом массового производства микросхем NB-IoT (а это должно произойти в конце 2017 года или в 2018 году) их добавление практически не будет влиять на стоимость приборов учета.
Технология NB-IoT была разработана в расчете на операторов сотовой связи и стандартизована организацией 3GPP в качестве одного из вариантов для подключения устройств Интернета вещей. Но даже среди стандартов 3GPP это не единственная технология для IoT. Для этой же цели предназначена технология EC-GSM-IoT (или просто EC-GSM). Кстати, компания «МТС», конкурент «МегаФона», в июне 2016 года на полях ХХ Петербургского международного экономического форума объявила о подписании соглашения с Ericsson, в рамках которого планируется, в частности, протестировать технологию EC-GSM по обеспечению работы М2М-устройств на сети МТС.
Между тем существует большое число беспроводных технологий для IoT, которые разработаны и развиваются компаниями, не связанными с рынком сотовой связи. В отличие от NB-IoT и EC-GSM, эти технологии работают на нелицензируемых частотах. Наиболее известные среди них - это LoRa, а в России еще и «Стриж», развиваемая одноименной компанией. «Журнал сетевых решений/LAN» проводил детальное сравнение основных беспроводных технологий для IoT, которые предназначены для построения территориально распределенных сетей с низким энергопотреблением - Low Power Wide Area Network (LPWAN) ().
И NB-IoT, и LoRa имеют свои плюсы и минусы. И это понимают и в компании «МегаФон», где также тестируют и решения LoRa. По словам Натальи Талдыкиной, операторы сотовой связи сейчас находятся на перепутье в части выбора технологии для IoT. Она не исключила возможности использования «МегаФоном» и технологии LoRa. «В любом случае все будет определяться эффективностью и стоимостью», - заключила директор по развитию корпоративного бизнеса «МегаФона».
Решения для телеметрии и телемеханики применяются уже больше столетия, но с появлением модного термина «Интернет вещей» поток инвестиций в данную область существенно увеличился. Одно из новых направлений - территориально распределенные сети LPWAN, обеспечивающие беспроводное подключение устройств с очень щадящим режимом энергопотребления: автономная работа от аккумуляторов до 10 лет. Внедрение LPWAN открывает множество перспектив для всех игроков рынка беспроводных сетей передачи данных, поэтому неудивительно, что эта тема стала одной из основных на прошедшей в сентябре конференции «БЕСЕДА», традиционно организуемой компанией CompTek.
Существует множество прогнозов относительно роста числа подключенных «вещей», причем указываемые в них цифры могут отличаться на порядок. Так, скажем, эксперты Gartner полагают, что к 2020 году будет насчитываться «всего» около 21 млрд подключенных устройств, а в Intel исходят из того, что их будет в десять раз больше - 200 млрд.
Ввиду таких расхождений, в качестве «отправной точки» лучше всего взять достаточно сдержанный прогноз Ericsson Mobility Report. Согласно этому документу, общее число подключенных устройств в период с 2015 по 2021 год вырастет примерно в два раза: с 15 до 28 млрд штук, - причем в нем учитываются и традиционные средства для связи «человек - человек» (мобильные и фиксированные телефоны), а также для работы в Сети (ПК, ноутбуки, планшеты). По данным J’son & Partners Consulting, «общее число подключенных устройств в распределенных системах телеметрии России» за рассматриваемый период также увеличится примерно в два раза: с 16,1 до 32,6 млн штук. Хотя аналитики Ericsson и J’son & Partners использовали разные критерии для оценки, даже по грубой прикидке видно, что российский рынок IoT составляет существенно менее 1% от общемирового.
Интересно отметить, что, согласно Ericsson Mobility Report, в 2015 году общее число традиционных коммуникационных устройств (10,1 млрд штук) более чем в два раза превосходило число подключенных «вещей» IoT (4,6 млрд штук). В 2021 году расклад сил изменится уже в пользу IoT: 15,7 против 11,8 млрд устройств. При этом число традиционных средств связи будет увеличиваться лишь на несколько процентов в год, тогда как число подключенных вещей - более чем на 20% (см. рис. 1).
В исследовании Ericsson Mobility Report отдельно учитываются устройства IoT, подключенные через сети сотовой связи (cellular IoT) и с помощью других технологий беспроводной связи (non-cellular IoT). Последних в 2015 году было примерно в 10 раз больше. Подобное соотношение сохранится и в 2021 году.
Как считают многие эксперты, беспроводное подключение «вещей», распределенных по большой территории, будет в основном осуществляться посредством сетей с низким энергопотреблением (Low Power Wide Area Network, LPWAN). Еще каких-то пять лет назад такого термина не существовало вовсе, а сейчас это наиболее перспективное решение для IoT (см. рис. 2). В отличие от классических систем сотовой связи, LPWAN специально разрабатывались в расчете на Интернет вещей и обеспечивают столь важные для этого применения характеристики:
- низкую стоимость оборудования самой сети, а также микросхем для конечного устройства,
- малое энергопотребление, а значит, длительное время автономной работы от аккумуляторов (до 10 лет и более).
Для построения сетей LPWAN уже разработано множество технологий, в том числе в России, однако в глобальном масштабе тремя основными считаются LoRa, Sigfox и NB-IoT. Поскольку Sigfox пока никак не представлена в России, в этом материале сосредоточимся на рассмотрении двух оставшихся.
LORA: КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ
Технология LoRa была представлена в начале 2015 года компанией Semtech и исследовательским центром IBM Research. Она опирается на метод модуляции LoRa, запатентованный компанией Semtech, а также открытый сетевой протокол Long Range Wide Area Networks (LoRaWAN). Модуляция LoRa основана на технологии расширения спектра (Spread Spectrum Modulation) и вариации линейной частотной модуляции (Chirp Spread Spectrum, CSS). Такое решение обеспечивает высокую устойчивость связи на больших расстояниях. Модуляция LoRa определяет физический уровень сети радиодоступа, которая может иметь различную топологию: ячеистую (mesh), звезда, «точка - точка» и др.
Развитием технологии LoRaWAN (см. рис. 3) занимается некоммерческая организация LoRa Alliance, в которую входят такие компании, как IBM, Semtech, Cisco, Actility и др. В ноябре 2015 года LoRa Alliance представила программу сертификации для обеспечения гарантированной совместимости оборудования LoRa разных производителей.
_600.png) |
Зона охвата базовой станции (шлюза) в сети LoRaWAN составляет до 20 км, скорость передачи данных - от 290 бит/с до 50 Кбит/с (см. табл. 1). Заявленная продолжительность автономной работы конечного устройства (при использовании аккумулятора емкостью 2000 мА×ч) - 105 месяцев, то есть почти девять лет.
ЭВОЛЮЦИЯ РЕШЕНИЙ 3GPP ДЛЯ IOT
Технологию NB-IoT следует рассматривать в контексте движения отрасли сотовой связи к Интернету вещей. Ее основной орган по стандартизации 3GPP начал прорабатывать эту тему еще несколько лет назад - в выпущенном в 2012 году Release 11 появился ряд функций для машинных коммуникаций (Machine Type Communications, MTC). В Release 12 (2015 год) для MTC определено так называемое устройство Категории 0 (Category 0) с одной антенной и другими упрощениями.
В результате для LTE оказалось специфицировано девять категорий пользовательских устройств с различными возможностями и поддерживаемыми скоростями передачи данных. До появления Категории 0 устройствами с наиболее ограниченной функциональностью были устройства Категории 1, для которых не была предусмотрена возможность использования нескольких пространственных потоков (отсутствие поддержки MIMO), а максимальная скорость передачи составляла «всего» 10 Мбит/c в нисходящем канале. Для сравнения: для устройств Категории 5, поддерживающих MIMO 4x4, максимальная скорость в 30 раз больше - 300 Мбит/с (см. табл. 2). При определении Категории 0 ее возможности были существенно урезаны даже в сравнении с Категорией 1: максимальная скорость 1 Мбит/c, полудуплексный режим передачи.
В спецификациях Release 13, опубликованных в 2016 году, предприняты дальнейшие шаги по поддержке приложений IoT, в том числе меры по снижению стоимости устройств, расширению покрытия и увеличению времени автономной работы. В частности, определена Категория M1 (для ее обозначения также используются аббревиатуры eMTC и LTE-M). Для снижения энергопотребления наряду с технологией Power Saving Mode (PSM), которая была определена и для категорий 0 и 1, предусматриваются механизмы Extended Discontinuous Reception (Extended DRX, eDRX). Указанные технологии позволяют снизить частоту обмена обязательными служебными сообщениями, оптимизировать интервалы приема и получения информации, а также поддерживать длительные периоды «молчания» (когда устройство остается подключенным к сети, не передавая и не получая информацию).
В этом контексте следует также упомянуть, что в Release 13 в части дальнейшего развития технологии GSM был определен режим EC-GSM-IoT (или просто EC-GSM). В нем также используются механизмы PSM и eDRX. Помимо этого, предусматривается возможность многократного повторения передаваемой информации для улучшения покрытия (+20 дБ) по сравнению с традиционными системами GSM. В EC-GSM упрощена система сигнализации (исключена та часть, которая обеспечивает совместную работу с сетями WCDMA/LTE), усовершенствованы механизмы аутентификации и обеспечения безопасности соединений и пр. При использовании несущей шириной 200 кГц (в полосе GSM 900 и 1800 МГц) технология EC-GSM-IoT обеспечивает максимальную скорость 240 Кбит/с и позволяет обслуживать до 50 тыс. устройств на сектор базовой станции.
Примерно схожие характеристики (до 50 тыс. устройств на сектор базовой станции, скорость до 250 Кбит/с) имеет и определенная в Release 13 технология Narrowband IoT (NB-IoT). Но если LTE-M и EC-GSM-IoT предусматривают максимальную совместимость с инфраструктурой, уже имеющейся у операторов сотовой связи, и могут быть развернуты путем обновления ПО на существующих сетях LTE и GSM соответственно, то NB-IoT - это относительно новое направление развития решений для IoT в рамках 3GPP, хотя оно и предусматривает тесное взаимодействие и интеграцию c LTE. В данном случае предлагается новый тип радиодоступа, характеристики которого существенно отличаются от характеристик имеющихся систем. Как полагают ряд экспертов, переработка протоколов канального уровня в NB-IoT позволит значительно (до 90%) снизить стоимость соответствующих устройств NB-IoT по сравнению с устройствами LTE Категории M1 (см. рис. 4). Многие известные производители, включая Ericsson, Huawei, Nokia, Intel и Qualcomm, уже заявили о поддержке технологии NB-IoT в своих продуктах.
LORA В СРАВНЕНИИ С NB-IOT
Системы LoRa используют нелицензируемый частотный диапазон и асинхронный протокол, который является оптимальным для снижения стоимости оконечных устройств и повышения времени автономной работы. Но они не способны обеспечить столь же высокое качество обслуживания (QoS), как синхронные протоколы сотовой связи, которые выделяют гарантированные временные слоты для передачи информации. Поэтому для тех приложений, которым требуется гарантия QoS (в том числе малая задержка), лучше подходят технологии поддержки IoT, разрабатываемые сообществом операторов сотовой связи. Они же предпочтительнее для приложений, которым нужен интенсивный обмен сообщениями и/или большой объем передаваемых данных. Там же, где на первом месте стоят низкая стоимость, длительное время автономии и необходимость поддержки большого числа устройств, разбросанных по значительной территории, LoRa оптимальна.
При анализе времени автономной работы устройства необходимо учитывать два важных фактора: собственное энергопотребление устройства и специфику работы коммуникационных протоколов. Асинхронная природа протокола, применяемого в сетях LoRaWAN, означает, что большую часть времени устройство может находиться в «спящем» режиме - до тех пор, пока оно не потребуется приложению. В сотовом мире применяются синхронные протоколы, а значит, устройство должно периодически обмениваться служебными сообщениями с сетью, даже если оно не требуется пользователю. Скажем, типичный сотовый телефон каждые 1,5 секунды должен синхронизироваться с сетью. При использовании механизмов NB-IoT синхронизация производится реже, но все равно регулярно, на что расходуется энергия аккумулятора.
Применяемые в сотовой связи алгоритмы модуляции (OFDM или FDMA) нацелены на максимально эффективное использование частотных ресурсов, но не на эффективное расходование ресурсов аккумулятора. Эти алгоритмы требуют использования линейного передатчика (усилителя), который потребляет значительно более высокий пиковый ток, чем передатчики с нелинейной модуляцией, применяемые в системах LoRa. Более высокий пиковый ток, очевидно, ведет к более быстрому расходованию ресурсов аккумулятора.
Поскольку протокол LoRaWAN значительно проще используемых в NB-IoT, значит, его проще и дешевле реализовать, в том числе на базе недорогих, широко распространенных контроллеров. Более сложная схема модуляции и протокол NB-IoT требуют более дорогих микросхем. Модули LoRaWAN уже широко доступны и на западных рынках стоят порядка 7–10 долларов, причем, как полагают эксперты, по мере расширения масштабов внедрения, развития экосистемы и повышения массовости производства цена таких модулей может снизиться до 4–5 долларов. Стоимость выпускаемых сегодня модулей LTE оценивается в 20 долларов.
При сравнении LoRa и NB-IoT также важна такая характеристика, как зона обслуживания (покрытия) сети. Преимуществом NB-IoT является то, что существующая инфраструктура сотовой связи может быть модернизирована для поддержки этой технологии - хотя это может оказаться возможным только для определенных моделей базовых станций и стоить недешево. Однако вариант с модернизацией имеет право на существование только в городах с хорошим покрытием сетями 4G/LTE. Далеко не во всех пригородах, а уж тем более сельских районах имеется развитая инфраструктура LTE.
Одним из преимуществ LoRa является то, что соответствующие решения могут быть развернуты не только в сетях общего пользования, но и в частных или корпоративных сетях. За границей довольно много крупных компаний планируют реализовать гибридную модель: наряду с использованием ресурсов сети LPWAN общего пользования дополнительно построить свою (корпоративную) сеть для обслуживания отдельных зон.
При развертывании сети LoRaWAN могут использоваться как вышки сотовой связи, так и другие места установки: например, промышленные шлюзы можно размещать на производственных площадках, а небольшие пикошлюзы - прямо на домах. Стоимость шлюза для размещения на вышке оценивается в 1000 долларов, промышленного шлюза - примерно в 500, шлюз для пикосоты может стоить всего около 100 долларов. Затраты на модернизацию базовой станции 4G LTE для поддержки NB-IoT, по оценкам экспертов, могут составить более 10 тыс. долларов.
Спецификация NB-IoT опубликована в июне 2016 года, однако выпуск первых микросхем для конечных устройств с поддержкой этой технологии запланирован только на 2017 год. Затем потребуется время на тестирование, организацию массового производства продуктов NB-IoT, запуск сетей в коммерческую эксплуатацию. Иначе говоря, пройдет еще пара-тройка лет до тех пор, пока NB-IoT станет реальностью. Решения LoRa уже доступны. Они опробованы, а соответствующие сети находятся в коммерческой эксплуатации в ряде стран, в том числе в национальном масштабе.
СИТУАЦИЯ В РОССИИ
Российские операторы сотовой связи, как и операторы других стран, очевидно, делают ставку на разработки для IoT организации 3GPP. Так, в июле 2016 года компания «МегаФон» объявила о планах развертывания технологии NB-IoT совместно с компанией Huawei. В рамках выставки «Иннопром-2016» партнеры продемонстрировали один из примеров применения нового стандарта NB IoT - «умную» парковку. На конец года планируется пилотный запуск такой парковки в Москве.
По мнению специалистов «МегаФона», NB-IoT - это наиболее подходящее решение LPWAN для предприятий различных отраслей, c помощью которого можно подключать к сети оператора счетчики коммунальных услуг, датчики мониторинга, системы отслеживания объектов и массу других устройств. Одним из достоинств технологии является возможность подключать к одной соте базовой станции до 100 тыс. устройств, что в десятки раз превышает возможности существующих стандартов мобильной связи. При этом использование низкочастотного диапазона позволяет обеспечить покрытие таких труднодоступных мест, как цокольные помещения, подвалы и т. д. По оценке «МегаФона», 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.
Другой ведущий оператор, МТС, в июне 2016 года на полях ХХ Петербургского международного экономического форума объявил о подписании соглашения с Ericsson, в рамках которого компании, в частности, планируют протестировать технологию EC-GSM-IoT, обеспечивающую работу М2М-устройств на уже существующих сетях МТС. Как отмечают специалисты МТС, новый радиоинтерфейс позволит многократно увеличить количество работающих в сети устройств M2M, а за счет роста чувствительности радиомодулей удастся в семь раз расширить радиус действия базовой станции и снизить энергопотребление устройств. Кроме того, утверждается, что внедрение EC-GSM-IoT не потребует масштабной замены оборудования связи - в большинстве случаев можно обойтись обновлением ПО на узлах радиосети.
Сети LoRa в России развивают несколько компаний: Lace, «Сеть 868», «Лартех Телеком». Так, например, сеть IoT Lace функционирует с начала 2015 года в Москве и Санкт-Петербурге. В сентябре 2015 года компания объявила о расширении зоны своего покрытия на города Воронеж, Екатеринбург, Иннополис, Казань, Красноярск, Калининград, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Ставрополь, Тверь, Челябинск, Ярославль. Планы у компании амбициозные: «полное покрытие всей территории России».
Как нам сообщили в базирующейся в Краснодаре компании «Лартех Телеком», в этом городе уже развернуто около 20 базовых станций LoRa, что с учетом большой зоны охвата означает покрытие значительной части территории. Кроме того, станции LoRa этой компании развернуты в Москве, Санкт-Петербурге, Ростове, Самаре, Барнауле и других городах.
В феврале 2016 года компании Lace, AURORA Mobile Technologies (поставщик компонентов и готового оборудования для беспроводных коммуникаций и навигации, проектировщик и производитель таких систем) и «Тоэс» (проектировщик и оператор систем АСУТП тепло- и водоснабжения) провели в Твери тестирование системы мониторинга сетей и объектов тепло- и водоснабжения на базе LoRaWAN в условиях плотной застройки. По итогам успешного эксперимента принято решение интегрировать модемы LoRa c используемыми термопреобразователями и датчиками давления в единое устройство.
Кроме того, в России развиваются сети LPWAN, построенные на базе отечественных разработок. В сентябрьском номере «Журнал сетевых решений/LAN» уже рассказывал о проекте «Стриж» (см. статью автора « »). Оригинальную технологию построения сети LPWAN представила на конференции «БЕСЕДА» компания «Телекан». Она предлагает строить IoT-инфраструктуру «умного» города на основе решения «умного» освещения, что позволит существенно сократить расходы на такую инфраструктуру. Разработанные «Телеканом» микробазовые станции встраиваются непосредственно в светильники городского освещения (см. рис. 5), причем это может осуществляться в процессе плановой замены устаревающих светильников и перехода на более современные и экономичные источники света.
«Телекан» разработал собственную технологию беспроводной связи Lumiot, в перспективе планируется также поддержка LoRa. Одна базовая станция Lumiot обеспечивает работу до 2000 устройств в радиусе до 4 км. Управление устройствами, сбор и визуализация данных из разных источников осуществляются в облаке, для подключения к которому базовых станций применяется GSM. На данном этапе решение «Телекана» тестируется в городах России и СНГ.
Как полагает Виталий Солонин, руководитель департамента беспроводных технологий J’son & Partners Consulting, 2017 год пройдет под знаком конкурентной борьбы между операторами сотовой связи за проекты IoT для крупных госкомпаний и корпоративных заказчиков. Кроме того, за этих заказчиков будут бороться как крупные игроки ИТ-рынка (Cisco, HP, SAP, Microsoft и т. д.), так и стартапы рынка LPWAN. Последние пока работают в основном на рынке ЖКХ и в проектах «умного города».
Александр Барсков , ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN»
09.03.2017, ЧТ, 15:19, Мск, Текст: Владимир Бахур
«Мегафон» объявил о том, что его комплексное решение, подготовленное совместно 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. Как рассказали CNews в компании, 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, - отметил 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».
«"Мегафон" последовательно развивает технологии и вносит существенный вклад во внедрение инноваций в телекоммуникационную отрасль. Мы предлагаем комплексные высокотехнологичные решения «под ключ», и это является частью нашей корпоративной стратегии. «Мегафон» первым в России представляет наиболее эффективное решение для строительства и ЖКХ на основе сети стандарта NB-IoT – умные счетчики. Мы уверены, что запуск в коммерческую эксплуатацию этого решения ускорит цифровизацию и модернизацию отрасли благодаря снижению стоимости, сроков установки и обслуживания умных счетчиков, высокому уровню безопасности передачи данных и удобным аналитическим отчетам, упрощающим принятие решений», - отметила Наталья Талдыкина , директор по развитию корпоративного бизнеса «Мегафона».
«Мы видим большой потенциал технологии NBIoT, которая обладает уникальными возможностями поддержки приложений для различных индустрий, в том числе ЖКХ. Объединение в экосистему возможностей производителей оборудования, поставщиков сервисных платформ позволит создавать комплексные интегрированные IoT-решений, - сказал Лю Либо , вице-президент по операторскому рынку компании Huawei в России. – Сегодня можно отметить начало создания такой экосистемы на российском рынке. Мы готовы применить в сотрудничестве с российскими операторами, разработчиками приложений и оборудования свой опыт работы с ведущими мировыми компаниями».
Артем Седов , генеральный директор ГК «Большая Тройка», сказал: «Текущая реформа ЖКХ ставит перед собой амбициозные цели: добиться роста эффективности использования энергоресурсов и прозрачности в начислениях платежей. Подключение приборов учета с дистанционным снятием показаний решит эти вопросы для граждан и управляющих компаний и станет доступным и удобным инструментом по управлению и контролю за потреблением коммунальных услуг».
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. По оценке IKS Consulting, общий потенциал рынка приборов интеллектуального учета в России превышает 206 млн интеллектуальных счетчиков.
