«Интернет вещей» в ЖКХ: парадокс медленной связи. Технология узкополосного интернета вещей (NB-IoT) в сети мобильной связи

Жаропонижающие средства для детей назначаются педиатром. Но бывают ситуации неотложной помощи при лихорадке, когда ребенку нужно дать лекарство немедленно. Тогда родители берут на себя ответственность и применяют жаропонижающие препараты. Что разрешено давать детям грудного возраста? Чем можно сбить температуру у детей постарше? Какие лекарства самые безопасные?

Группа Vodafone, Huawei и u-blox с успехом завершили первое коммерческое тестирование предварительного стандарта узкополосной технологии для Интернета вещей (Narrowband Internet of Things; NB-IoT). Для опыта использовалась коммерческая сеть Испанского телеком-оператора, на базовую станцию которой был установлен специальный модуль. Затем первый сигнал пре-стандарта NB IoT был послан на модуль счетчика воды. Однако счетчиками воды новая технология ограничена не будет, говорят эксперты. Она будет широко применятся в различных датчиках и в трекерах для отслеживания каких-либо транспортных средств или имущественных активов.

Технологии Huawei оказались первыми опробованными в новом пре-стандарте NB-IoT. Компания планирует и впредь развивать узкополосную связь в диапазонах сотовой связи. Ожидается, что компания сможет лицензировать NB-IoT, доказав безопасность ее использования, меньшую чувствительность такой сети к различным помехам, что обеспечит лучший сервис для пользователей.

Так, новая технология NB-IoT сможет, благодаря низкому энергопотреблению, широкому охвату сети, обеспечить большую автономную работу устройств, более надежно, по сравнению с другими существующими технологиями, хранить пользовательские данные. Также NB-IoT, как часть LPWA*-технологии, позволит устройствам работать от одного небольшого аккумулятора в течение десяти лет, получать сигнал от счетчиков, расположенных в подвальных помещениях и отдаленных районах и т.д.

«Vodafone является лидером в области разработки NB-IoT и LPWA-технологий в лицензированном спектре, который приобрел множество партнеров для индустрии IoT. Завершение первого коммерческого испытания с нашими партнерами является еще одним свидетельством этого. Коммерческое использование NB-IoT позволит нашим корпоративным клиентам получить ощутимые преимущества благодаря подключению массива дистанционно функционирующих IoT-устройств», - рассказал Мэтт бил (Matt Beal), директор по инновациям и архитектуре Группы Vodafone.

«NB-IoT уже признана в отрасли связи. Мы создали совместные инициативы с Vodafone и стремимся предоставить инновационные решения, чтобы помочь клиентам в достижении их бизнес-задач и руководить развитием технологий и промышленности в их экосистемах», - сообщил Дэвид Ванг (David Wang), президент подразделения Huawei Wireless Network.

Андреас Тиль (Andreas Thiel), исполнительный директор подразделения сетевых решений компании u-box так прокомментировал итоги тестирования новой сети: «Это сотрудничество демонстрирует, что u-blox в плане технических знаний является ключевым игроком рынка Интернета вещей».

Компании намерены продолжить испытание сети и проверку концепции пре-стандарта NB-IoT в реальных условиях. Ожидается, что спецификация технического стандарта NB IoT будет принята 3GPP (3rd Generation Partnership Project; консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии) в начале 2016 года в качестве релиза номер 13.

* Глобальные сети с низким энергопотреблением (LPWA) открывают новые возможности использования технологии интеллектуального межмашинного обмена (M2M), когда затраты на соединение выражаются в долларах в год, а не в месяц. Такие сети стремятся охватить гораздо большие пространства по сравнению со стандартными сотовыми сетями, и гораздо более энергоэффективны по сравнению с обычными сетями. Они широко распространены для таких сфер, как медицина, мониторинг перевозок, ЖКХ, противопожарных системах.

NarrowBand Internet of Things, NB-IoT - беспроводная технология семейства LPWAN для Интернета вещей, реализуемая на базе инфраструктуры сотовых сетей и стандартизированная консорциумом 3GPP релизом 13: LTE-Advanced Pro.

В создании релиза участвовали производители оборудования для сотовых операторов: Huawei, Ericsson, Qualcomm и Vodafone. Каждый из них преследовал свои интересы и предлагал выгодные для себя технические решения.

Благодаря широкому распространению и удачному названию, под NB-IoT зачастую подразумевают три разные технологии, принятые релизом 13 3GPP:

EC-GSM (EC-GSM-IoT)

Extended Coverage – GSM – Internet of Things (EC-GSM-IoT) технология основана на стандарте eGPRS. Изменения, внесенные в eGPRS, позволяют использовать большинство установленных базовых станций для общения с EC-GSM-IoT устройствами без замены или модернизации аппаратного обеспечения. Вместе с тем, заявлено, что для работы EC-GSM-IoT потребуется обновление ПО существующего оборудования.

LTE Cat-M1

LTE Cat-M1 - дополнение стандарта LTE с более высокими параметрами энергоэффективности. Заявляется, что конечные устройства LTE Cat-M1 смогут работать в LTE-сети без модернизации базовых станций.

NB-IoT

Суть NarrowBand Internet of Things (NB-IoT) заключается в использовании чипов, способных работать в сотовых сетях, но имеющих сравнительно простую логику.

Вместо выработки компромиссного решения, 3GPP включила в релиз три конкурирующих между собой технологии, выбор которой отдан на откуп производителям чипов или сотовым операторам.

Российские операторы используют оборудование, поддерживающее три технологии релиза 13 3GPP, но преобладает оборудование от Qualcomm - с ним работают сотовые операторы «Мегафон» и «ВымпелКом».

В 2016 году о стратегии развития NB-IoT- решений на своем оборудовании заявила компания Мегафон.

Технология NB-IoT

Бизнес-модель сотовых операторов, работающих на технологии NB-IoT заключается в развитии рынка конечных IoT-устройств и предоставлении коммерческих услуг по передаче данных для решений Интернета вещей.

Так, компания «Мегафон» предлагает 3 модели партнерства операторов и поставщиков IoT-устройств:

Продажа вертикального решения клиенту напрямую.
Продажа IoT-сервисов клиентам совместно с партнером или через него.
Продажа услуги связи партнеру без взаимодействия с клиентом.

NB-IoT выполняет роль «транспорта» - доставки данных от устройства до БС. Технология создавалась как надстройка для работы на уже существующей инфраструктуре.

В России для вещания NB-IoT могут использоваться только лицензируемые частоты в диапазоне: 890-915 МГц и 935-960 МГц при мощности передатчика до 200 мВт.

Использование выделенного спектра обеспечивает стабильность связи и защищает сеть от помех «чужих» сетей. Миллиардные затраты на покупку лицензированных частот покрываются доходами от бизнеса сотовых операторов.

В декабре 2018 года ГКРЧ планирует разрешить «большой четверке» сотовых операторов использование частот в режиме NB-IoT.

В случае положительного решения ГКРЧ операторы смогут использовать под NB-IoT старые GSM-сети и сэкономить на покупке новых частот. Для вещания в GSM-сетях, вероятно, потребуется модернизация GSM-базовых станций (БС), что выльется в необходимость дополнительных инвестиций.

Ширина NB-IoT радиоканала равна ширине ресурс-блока LTE – 180 кГц. Это относительно высокое значение по сравнению с узкополосными LPWAN-технологиями.

Такой канал позволяет использовать NB-IoT для приложений со скоростью от 20 000 до 250 000 бит/сек.
Сравнительно высокие скорости на практике выглядят избыточными для многих IoT приложений, в частности, для одного из наиболее массовых рынков - диспетчеризации приборов учета в ЖКХ.

Высокая, относительно узкополосных LPWAN-протоколов, скорость отрицательно сказывается на других характеристиках: дальности связи, масштабируемости решений, проникающей способности.

Технология XNB от «СТРИЖ»

Коммерческая деятельность «СТРИЖ» сегодня основана на:

продаже готовых IoT-решений как мелким и средним, так и крупным индустриальным клиента напрямую;
продаже готовых IoT-решения через региональных дилеров и партнеров;
комплексной продаже устройств и услуг LPWAN-связи для интегратора, внедряющего собственные IoT-решения.

Логотип протокола XNB

«СТРИЖ» разработал полный стек технологии для Интернета вещей: радиопротокол, конечные устройства, базовые станции и серверное ПО.

В основе стека технологии «СТРИЖ» лежит узкополосный, энергоэффективный и оптимизированный для межмашинного (M2M) обмена данными на больших расстояниях протокол XNB (Extended Narrow Band). XNB изначально разработан для передачи радиосигнала в спектре 868,8 МГц (не требует лицензирования) при мощности передачи до 25 мВт. При этом, XNB может работать и на лицензируемых субгигагерцовых частотах, при наличии таковых.

Из-за того, что базовые станции и конечные устройства СТРИЖ «общаются» в нелицензированном диапазоне, где в эфир выходят сотни устройств из других сетей, необходима защита от помех и коллизий - наложений сигналов.

Для их устранения «СТРИЖ» использует сверхузкополосный сигнал и специальные алгоритмы приема-передачи:

планирование сеансов связи: алгоритм приема-передачи, зашитый в самом устройстве и базовой станции;
использование помехоустойчивого кодирования радиосигнала;
математические методы и CRC-проверки, позволяющие существенно повысить вероятность корректной доставки.

Сигнал, передаваемый устройством в полосе 100 Гц, и высокая энергетика на каждый бит передаваемой информации, вкупе с высокими показателями чувствительности приемника, обеспечивают превосходный бюджет канала связи в 174 дБм и высокую помехоустойчивость.

Скорость обмена данными в сети «СТРИЖ» составляет от 100 до 9600 бит/сек. Так как протокол XNB изначально разрабатывался для снятия и передачи небольшого объема данных с приборов учета и датчиков, указанной скорости более чем достаточно для реализации целевых задач. Масштабные проекты, реализуемые «СТРИЖ», требуют высокой автономности конечных устройств, большой дальности приемо-передачи, масштабируемости и относительно низкой стоимости внедрения.

Базовые станции

NB-IoT

Ключевые характеристики базовых станций: чувствительность, дальность связи и емкость.

Предполагаемая дальность связи NB-IoT станции - до 15 километров в сельской местности. Однако, судя по показателю бюджета связи - 164 дБ и низкой чувствительности приемника: -127 дБм, вряд ли базовая станция сможет в городских условиях «услышать» «умные» устройства на расстоянии дальше, чем 2-3 километра.

В городах, по оценкам операторов, ограничивающим фактором станет не дальность, а емкость сети (способность принять и обработать сигналы от устройств-абонентов). Для его нивелирования предполагается довести плотность сети в городе до 1 базовой станции на квадратный километр, на которые приходятся всего несколько тысяч датчиков (до 4000 согласно расчетам специалистов).

Эта задача будет решаться либо за счет использования GSM-сети (в случае положительного решения ГКРЧ), либо затратами на новые БС с поддержкой NB-IoT.

Вероятно, перед операторами встанет задача модернизации некоторой части оборудования: базовые GSM-станции, выпущенные ранее 2015 года, не поддерживают стандарт NB-IoT и нуждаются в аппаратном «апгрейде». GSM-оборудование, выпущенное после 2015 года, обновляются программно.

Модернизация инфраструктуры для сетей NB-IoT будет находиться в значительной зависимости от коммерческих перспектив конкретных территорий.

Малая дальность связи будет ограничивающим фактором проникновения покрытия традиционных сотовых сетей в малонаселенных районах: селах, автомагистралях, полях.

С учетом вышеописанных факторов, перспективы распространения NB-IoT за пределами крупных городов представляются ограниченными.

XNB от «СТРИЖ»

Благодаря тому, что базовая станция «СТРИЖ» способна одновременно обрабатывать до 5 000 каналов в нелицензируемом 500 кГц диапазоне, ее емкость составляет до 1 000 000 устройств в сутки. Подтвержденный радиус действия БС - до 10 километров в условиях городской застройки и до 50 километров на открытой местности.

Базовую станцию «СТРИЖ» отличает высокий бюджет канала связи в 174 дБм. Преимущество в 10 дБ по сравнению с бюджетом NB-IoT дает трехкратное увеличение дистанции связи или дополнительные 2 бетонные стены в доме.

Улучшения, вносимые в протокол XNB, не влияют на аппаратную часть станций и вносятся на программном уровне. Обновление ПО происходит централизованно с сервера и занимает не больше минуты.

Вывод

Вследствие более низкой чувствительности, а также «фиксированного», стационарного расположения сотовых вышек, NB-IoT-станция может «слышать» не все сигналы, из-за чего появляются «слепые зоны» покрытия, особенно в труднодоступных местах. «Умные» счетчики не поставишь в подвал или железный шкаф, что критично для организации масштабных решений учета ресурсов в ЖКХ.

На практике это означает, что БС сотового оператора не примет показания от 20 из 100 установленных на первых этажах дома приборов учета. Эффективность и целесообразность такого решения с точки зрения пользователя снижается до нуля. При этом, телеком-оператор не будет ставить дополнительную дорогостоящую NB-IoT станцию для устранения относительно небольшого «белого пятна» на карте покрытия.

Такой подход не окупит затрат на приобретение новой БС, процедуру согласования оборудования и монтажа.

Стоимость развертывания сети для Интернета вещей

В России с 2014 года частоты для оказания услуг мобильной связи распределяются на аукционах.

Базовые станции «СТРИЖ» не требует лицензирования и согласований на установку. Будь то предприятие со 120 датчиками температуры в отдаленном районе или застройщик с 5 000 «умными» счетчиками - каждый клиент за 2 часа и 69 000 рублей разворачивает сеть для сбора телеметрии.

Проект федерального покрытия телематической сетью «СТРИЖ» для Интернета вещей на транспорте может быть реализован с помощью мобильных БС, встраиваемых в транспортные средства, и развертывания сети стационарных базовых станций - их небольшая стоимость позволяет это сделать.

Проект федерального покрытия телематической сетью «СТРИЖ» для Интернета вещей на транспорте может быть реализован с помощью мобильных БС, встраиваемых в транспортные средства, и развертывания сети стационарных базовых станций - их небольшая стоимость позволяет это сделать.

Затраты на обслуживание базовой станции «СТРИЖ» составляют около 400 рублей в месяц: оплата интернет-трафика и 11 киловатт-часов электроэнергии - столько потребляет одна люминесцентная лампочка.

Вывод

Высокая стоимость оборудования, его обслуживания и неподъемная для малого и среднего бизнеса цена лицензирования радиочастот будут и дальше сдерживать развитие NB-IoT технологии.

Развертывание сети на неосвоенной операторами территории: в сельской местности, дорогах повлечет затраты на инфраструктуру, подведение коммуникаций и различные согласования (капитальное строительство сотовых вышек). Удаленные районы, очевидно, не могут быть охвачены операторами NB-IoT-сетей, как минимум, ближайшие 7 лет. Разворачивать сотовые сети с поддержкой NB-IoT технологии смогут только крупные сотовые операторы, и там, где это может быть экономически оправдано: в крупных городах с уверенным покрытием и развитой новой инфраструктурой сотовых сетей.

Развернуть IoT-сеть на технологии «СТРИЖ» может профильный предприниматель или организация: компания, управляющая жилым кварталом, фермерское хозяйство, или ресурсоснабжающая организация.

Низкая стоимость, малые габариты и невысокие требования к обслуживанию базовых станции «СТРИЖ» позволяют масштабно разворачивать IoT-сети на больших территориях, в том числе и вдоль автомобильных и железных дорог для транспортных приложений. Такой сценарий предусмотрен «Дорожной картой» программы «Цифровая экономика России», а также рядом индустриальных программ, связанных с повышением эффективности управления инфраструктурой и безопасностью на транспорте.

Конечные устройства

Сегодня в России решения на технологии NB-IoT начинает предлагать компания «Мегафон» и Teleofis.

По состоянию на 1 декабря 2017 года в открытой продаже NB-IoT устройств от «Мегафон» нет. На сайте компании Teleofis представлены не готовые «умные» приборы, а устройства сбора и передачи данных (УСПД) с поддержкой NB-IoT. Датчик или счетчик необходимо подключать к УСПД по проводам через внешние интерфейсы.

Счетчики воды СВК 15-3-2 с радиомодемом «СТРИЖ»

Опыт эксплуатации доказывает, что проводные соединения усложняют процесс монтажа и снижают надежность решения: выйдет из строя геркон дешевого счетчика, отойдет контакт, его перепутает электрик или намеренно оборвут жильцы.

Teleofis планирует продавать УСПД в 2018 году. Перед внедрением необходимо проверить: поддерживает ли сотовый оператор на объекте клиента технологию NB-IoT.

«СТРИЖ» продаёт устройства, готовые к использованию: «из коробки». Счетчики и датчики со встроенными XNB-радиомодулями не отличаются по установке и пуско-наладке от стандартных традиционных устройств без связи.

Подключения УСПД и вызова специалистов-наладчиков не требуется - установка «умного» счетчика или датчика «СТРИЖ» дело 3-5 минут.

Вывод

Для того, чтобы стать действительно массовым, решение должно быть максимально простым, готовым и беспроводным.
Пока имеющиеся на рынке NB-IoT устройства выполнены в виде модемов-«полуфабрикатов» и не представляются надежными решениями.
«СТРИЖ» поставляет готовые беспроводные устройства, работающие в любой XNB-сети прямо «из коробки».
Для установки приборов учета «СТРИЖ» достаточно штатного сантехника или электрика управляющей организации.

Стоимость конечных устройств

УСПД RTU102m-NB1 от Teleofis

Цена NB-IoT радиомодуля (непосредственно чип плюс обвязка) начинается от 900 рублей, на крупно-оптовых партиях, вероятно, цена может быть снижена.

Цена УСПД RTU102m-NB1 с поддержкой NB-IoT - 4 900 рублей. К этой цифре необходимо добавить затраты на интеграцию с счетчиком и стоимость собственно водомера с импульсным выходом. Итоговая стоимость решения - около 6 000 рублей за 1 узел учета воды.

Розничная цена счетчика воды с XNB-радиомодемом «СТРИЖ» - 2 030 рублей. Продажа первых решений «СТРИЖ» по дистанционному учету коммунальных ресурсов началась в 2014 году. Спустя 3 года было реализовано и установлено почти 200 000 устройств.

Вывод

Рынок «умной» автоматизации чувствителен к стоимости и удорожанию конечных устройств: увеличение себестоимости датчика даже на 50 рублей, выпущенного миллионной серией, повлечет соответствующие расходы. В особенности, это критично для решений, связанных с ЖКХ.

К концу 2017 года готовых устройств с поддержкой NB-IoT в продаже нет. УСПД дороги из-за высокой стоимости «железа» и отсутствия отлаженного крупносерийного производства.
Появление устройств NB-IoT, сопоставимых по цене с устройствами других производителей, ожидается не ранее 2019-2020 года.

Массовое производство чипов, на базе которых создан радиомодуль «СТРИЖ», положительно сказалось на стоимости: они в 3-4 раза дешевле чипов для NB-IoT.

Разница в стоимости комплектующих отражается и на стоимости готовых устройств. Невысокая цена радиомодуля «СТРИЖ» обеспечивает низкую себестоимость IoT-решений, включающих десятки тысячи автономных приборов.

Идеальный сценарий использования «СТРИЖ» - стационарные и мобильные приложения на территориях или объектах, где требуется развертывание низкоскоростных телематических сетей с высокими требованиями к проникающей способности сигнала и автономности конечных устройств.

Ведется разработка собственного LPWAN-чипа «СТРИЖ», совмещающего в себе трансивер и микроконтроллер. Создание собственного чипа упростит и максимально удешевит производство устройств «СТРИЖ».

Автономность

Диапазон скоростей передачи сигнала в сетях NB-IoT варьируется от 20 000 до 250 000 бит/сек. Мощность радиосигнала NB-IoT-устройств - 23 дБм или 200 мВт. При этом, производители заявляют о 10-летней автономности приборов. По оценкам экспертов, для обеспечения 10-летнего срока жизни прибора, с учетом температурных колебаний, потребуется батарея емкостью от 7 до 15 Втч.

Энергоэффективный протокол XNB от «СТРИЖ» отправляет сообщения со скоростью 100 бит в секунду в полосе 100 Гц. Небольшая скорость и узкополосный сигнал обеспечивают хороший бюджет связи.

Устройства «СТРИЖ» передают радиосигнал мощностью до 25 мВт. Это в 8 раз ниже мощности, излучаемой NB-IoT-радиомодемом.

Средние показатели потребления питания при этом: до 10 мкА - в режиме «сна» и до 50 мА - в режиме передачи (оценка по верхней планке).

Вывод

При сравнении технологий NB-IoT и XNB с точки зрения автономности конечных устройств последняя выглядит гораздо предпочтительнее.

Высокая скорость передачи снижает срок службы батареи конечных устройств - чем выше скорость, тем больше энергии расходует NB-IoT-радиомодуль.

На 1 декабря 2017 года с начала испытаний NB-IoT-решений прошло менее 11 месяцев, и о реальном сроке службы батареи в NB-IoT-устройствах говорить рано.

Подтвержденный автономный срок работы XNB-счетчиков «СТРИЖ» на 1 декабря 2017-го составляет 4 года. Столько времени уже проработали первые «умные» устройства в жилых кварталах Москвы и Перми.

XNB-протокол оптимален для прикладных задач съема телеметрии, требующих длительной автономной работы. Например, счетчиков ресурсов или иных датчиков, установленных в труднодоступных местах: подвалах, стояках многоквартирных домов и подземных парковках.

Развитие технологий в России

Прототипы NB-IoT-устройств от «Мегафон»

Сетевое оборудование, поддерживающее NB-IoT, производится за пределами России компанией Qualcomm и рядом других крупных иностранных вендоров.

Так, сотовые сети «Мегафон»: базовые станции, программное обеспечение и система управления БС, как минимум, наполовину построены на оборудовании китайского вендора.

Технология «СТРИЖ», включая оборудование и программное обеспечение, - полностью отечественные: базовые станции собираются в Москве, конечные устройства производятся на собственных мощностях, а также на заводах российских партнеров.

Серверы компании расположены на территории России. Ведется работа по внедрению в систему шифрования согласно ГОСТ.

С 2014 года «СТРИЖ» создает и применяет российские информационные технологии и обеспечивает их конкурентоспособность на международном уровне.

Разрабатываемые и внедряемые «СТРИЖ» решения для Интернета вещей в полной мере соответствует основным положениям «Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017-2030 годы», утвержденной Президентом.

Вывод

Строить сетевую инфраструктуру на иностранном оборудовании и ПО небезопасно как по техническим, так и политическим соображениям. А так как операторы имеют обыкновение закладывать часть стоимости оборудования в последующее его обслуживание, сотовые IoT-сети могут существенно подорожать в ближайшие 3 года.

«СТРИЖ» последовательно выполняет программу Стратегии, заменяя импортное оборудование, программное обеспечение и электронную компонентную базу на российские аналоги, не уступающие, а во многом и превосходящие иностранные разработки.

Абонентская плата за использование сети

В сотовых сетях абонентская плата регулируется оператором. В России уже есть прецеденты, когда с ростом трафика увеличивались и тарифы. Для ЖКХ абонентская плата в размере 50 рублей с 1 устройства является существенной статьей дополнительных расходов, влияющей на окупаемость.

Сеть «СТРИЖ» разворачивается на недорогих базовых станциях. Клиент становится «хозяином» собственной сети. Стоимость решения «СТРИЖ» оптимизируется за счет нелицензируемого диапазона вещания и недорогого оборудования.

В рамках текущей коммерческой политики, ориентированной на сектор ЖКХ, абонентская плата с мелких и средних клиентов не взимается.

При построении сети федерального уровня, бизнес-модель, вероятно, будет предусматривать абонентскую плату или ее аналог.

Вывод

Абонентская плата за M2M-трафик и вероятность ее увеличения сдерживают крупный бизнес и организации, которые не могут зависеть от сотовых операторов: госкомпании, оборонный сектор, застройщики с тысячами приборов учета коммунальных ресурсов.

Возможность развертывания собственных сетей без абонплаты позволит и крупным компаниям, и небольшим организациям реализовывать проекты на платформе «СТРИЖ. В случае введения абонплаты при развертывании федеральной сети «СТРИЖ», ее размер будет на порядок меньше по сравнению с тарифами сотовых операторов.

Резюме

На 1 декабря 2017 в России известно о 4 пилотных NB-IoT-сетях. Все они развернуты вторым по величине российским сотовым оператором компанией «Мегафон» и все - в тестовом режиме.

Первых коммерческих внедрений стоит ожидать лишь ко второй половине 2018-го. А подготовка к производству и сертификация готовых «умных» устройств наиболее вероятно сдвинет сроки внедрений на 2019-2020 год.

До полноценного запуска NB-IoT в отдельных регионах потребуется еще 2-3 года. Развертывание сетей начнется с наиболее рентабельных решений с наибольшей плотностью абонентов - крупных городах.

Преимущества и особенности NB-IoT

Преимущества

Наличие инфраструктуры в крупных городах: пользователь не «заморачивается» на развертывании станций.
Высокие скорости передачи информации: можно использовать для приложений с уровнем трафика от 20 000 до 250 000 бит/сек.
Низкая задержка передачи сигнала (latency) до 1 сек от момента срабатывания до оповещения в личном кабинете. На загруженных сетях задержки могут достигать 3 секунд.

Идеальный сценарий использования NB-IoT - стационарные и мобильные приложения в городской черте с высокими требованиями к пропускной способности канала и сравнительно терпимыми к проникающей способности и автономности.

Особенности

абонентская плата за трафик;
риск одностороннего изменения условий сотрудничества: увеличение абонплаты;
полная зависимость от оператора и его инфраструктуры;
отсутствие готовых конечных устройств: связка модем-счетчик ненадежна;
невозможность развернуть частную сеть;
наличие SIM-карт в объемах от 100 устройств вызывает путаницу на стороне клиента;
относительно невысокая автономность: придется менять батарею или обеспечивать постоянное питание;
дорогая инфраструктура и лицензии на частоты при развертывания новой сети в малонаселенной местности, за которую платит пользователь в виде абонплаты;
стоимость модемов и точки учета выше среднего по отрасли;
ниже показатель чувствительности и, как следствие, хуже проникающая способность сигнала;
наличие теневых пятен в покрытии;
длительный TTM (time to market) решений: заявленные решения придется ждать от 1 года и более;
иностранная технология от зарубежных вендоров (информационная безопасность).

Перечисленные особенности приводят к тому, что NB-IoT безусловно получит определенное применение в городах с населением более 100-300 000 человек. В городах с меньшим населением, по запросу крупных клиентов возможно построить NB-IoT-сеть за 6-9 месяцев. Покрытие автомобильных и железных дорог, вероятно, не будет в приоритете.

Наиболее привлекательные приложения для NB-IoT:

ритейл и банки: вендинговые аппараты, кассовые аппараты, банкоматы;
медицина: носимые устройства, удаленный мониторинг;
системы безопасности: сигнализация, контроль оборудования;
потребительская электроника.

Преимущества и особенности технологии «СТРИЖ»

Преимущества

Дешевые базовые станции: от 86 650 руб., которые разворачиваются в любом месте за 2 часа.
Низкая стоимость владения сетью (питание, транзитный канал) - от 400 руб. на станцию в мес.
Широкий территориальный охват: до 10 км в городе, 40 км. на открытой местности.
Белые пятна легко «закрываются» недорогими базовыми мини-станциями.
Высокая плотность устройств: до 1 000 000 устройств на 1 станцию в сутки.
Эффективное покрытие малонаселенных территорий, автомобильных и железных дорог мобильными или стационарными БС.
Высокая проникающая способность делает возможным опрос устройств из подвалов, стояков, шкафов, что критично для учета ресурсов в ЖКХ.
Высокая автономность устройств: до 10 лет от встроенной батареи.
Возможность развертывания частных и закрытых сетей без абонплаты.
Не требует лицензирования, свободно используется в любой точке РФ.
Отсутствие расходов на лицензию не перекладывается на абонента
Готовые интегрированные plug-and-play устройства и законченные решения.
Стоимость чипов ниже - стоимость устройств ниже.
Вертикальная платформа LPWAN-связи: от протокола до пользовательского приложения.
Быстрый вывод решений на рынок: 3 недели на прототип, 2 месяца на готовый продукт.
100% отечественная технология: импортоопережение, безопасность, экспортный потенциал.

Идеальный сценарий использования «СТРИЖ» - быстрое и недорогое развертывание частных или публичных сетей с большой плотностью стационарных или мобильных устройств на любой территории, независимо от коммерческих интересов традиционных сотовых операторов.

Особенности

Скорость передачи: 100/1000/9600 кбит/сек, подходит для приложений с низкими требованиями к пропускной способности канала связи: телеметрия счетчиков и датчиков.
Более высокая задержка (latency): до 3-5 сек от момента срабатывания до отображения данных в личном кабинете.
Нелицензируемый диапазон - выше вероятность помех - эффективно нивелируется за счет узкополосного подхода и высокого бюджета канала связи (link budget) 174 дБм.

«СТРИЖ» идеален для использования в следующих отраслях:

ЖКХ и электроэнергетика: диспетчеризация и учет ресурсов.
Транспортная телематика: мониторинг грузов, вывоз отходов, «цифровая железная дорога».
Контроль зданий и объектов: датчики дыма, доступа, температуры, протечки.
Аграрный сектор: мониторинг на обширных территориях сельскохозяйственных полей, складов, теплиц.
Необходимость разворачивать сеть там, где нет покрытия, для «СТРИЖ» не является барьером, так как инфраструктура доступна даже для небольшого заказчика.

Из этой брошюры Вы узнаете:

что такое NB-IoT;
детальное сравнение XNB и NB-IoT;
различия уровней оборудования: базовые станции, конечные устройства;
сколько стоит развернуть сеть на XNB и NB-IoT;
перспективы развития технологий в России.

Скачайте материал

Заполните форму ниже, и мы отправим Вам материал на почту.

Характеристики	XNB от «СТРИЖ»	NB-IoT от 3GPP
Происхождение технологии	Российская	Зарубежная
Функциональность	Возможно построение частных / локальных и публичных сетей	Только сети операторов сотовой связи
Частотный диапазон	868,8 МГц (не требует лицензирования) полоса 500 кГц. (Возможна реализация на иных субгигагерцовых частотах)	Лицензируемый: uplink 890-915 МГц, downlink 935-960 МГц
Ширина полосы канала	100 Гц	180 кГц
Бюджет канала связи	174 дБм	164 дБ
Диапазон скоростей	100 / 1000 / 9600 бит/сек	20 000 бит/сек – 250 000 бит/сек (канальная скорость, информационная м.б. ниже)
Чувствительность приемника БС	Высокая, -150 дБм (для 100 бит/сек)	Низкая, - 127 дБм (для 20 000 бит/сек)
Дальность связи в городе	До 10 км и более

«МегаФон», Huawei и «Большая Тройка» представили для российского рынка комплексное решение в сегменте интернета вещей, которое позволяет предприятиям ЖКХ и управляющим компаниям оперативно получать информацию о потреблении ресурсов, автоматически контролировать расходы, моментально определять баланс и избавиться от платежных разрывов. Жителям, которые начнут использовать в своих квартирах новую технологию, больше не придется снимать показания вручную, кроме того, следить за расходом электроэнергии, воды и газа, а также сравнивать статистику разных месяцев можно будет через удобное мобильное приложение.

Что говорят представители компаний?

Продукт обладает значительными преимуществами перед существующими на рынке альтернативами благодаря использованию стандарта NB-IoT, который в России «МегаФон» развивает вместе с Huawei и планирует уже в 2017 году ввести в коммерческую эксплуатацию. Его энергоэффективность позволяет подключенным устройствам работать до 10 лет без замены аккумулятора, диапазон сети обеспечивает бесперебойную передачу данных даже в помещениях с затрудненным приемом сигнала мобильной связи, а низкая стоимость радиомодуля обеспечивает доступность внедрения.

Удобство решения также заключается в его комплексности: созданное совместно с российским разработчиком информационных систем в сфере ЖКХ, компанией «Большая Тройка», оно решает все вопросы, связанные с переходом на интеллектуальную систему измерений – от производства счетчиков до установки платформы для сбора и анализа показаний через одно окно. Решение от «МегаФона», Huawei и «Большой Тройки» появится на рынке сразу после запуска стандарта NB-IoT и позволит комплексно решить задачу подключения приборов учета в сети для управляющих компаний и предприятий ЖКХ.

Что такое NB-IoT?

NB-IoT, она же Narrowband IoT, - это частный случай Low-Power Wide-area Network или энергоэффективной сети дальнего радиуса действия. Речь идет о беспроводной технологии передачи небольших по объему данных на большие расстояния, ориентированной на сбор данных с различных датчиков, счетчиков и сенсоров. Ключевым недостатком Low-Power Wide-area Network за все десять лет развития этой технологии была значительная фрагментация имеющегося оборудования и отсутствие стандартизации.

Новая технология NB-IoT, а именно она используется компаниями «МегаФон», Huawei и «Большая Тройка», решает проблемы всех предыдущих продуктов в сегменте энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия и сохраняет преимущества. Во-первых, NB-IoT прошла успешные испытания в устройствах, приложениях и сервисах интернета-вещей, во-вторых, получила одобрение 3rd Generation Partnership Project и будет применяться в лицензируемом диапазоне частот, а главное - поддерживаться основными операторами мобильной связи. Кроме того, датчики с использованием технологии NB-IoT очень компактные и надежные, а главное, они представляют низкий интерес для вандалов и грабителей.

Как мы уже сказали, NB-IoT предоставляет широкую область покрытия, низкое энергопотребление и длительный срок службы, возможности быстрой модернизации существующей сети, низкую стоимость терминала, высокую надежность и безопасность. Стоимость NB-IoT датчика для учета расхода воды, газа, электричества и слежения за объектами составляет около 5 долларов, а благодаря небольшим объемам передаваемых данных, на одну соту может быть подключено до 50 000 таких датчиков.

Использование NB-IoT в квартирах - это дорого?

Даже если представить, что расходы по установке датчиков в полном объеме лягут на владельца квартиры, стоимость непосредственно квартирного оборудования по нашей оценке может составить примерно 1500-3000 рублей в зависимости от разводки коммуникаций. По подсчетам экспертов, цена одного NB-IoT составляет около пяти долларов. С учетом подключения, переход на новую технологию интернета вещей может обойтись жильцам до 5000 тысяч рублей. Не исключено, что по факту стоимость установки датчиков и само оборудование может быть субсидировано со стороны муниципалитета, а также третьих лиц, заинтересованных в получении больших данных об использовании ресурсов.

NB-IoT - это только сбор данных?

В первую очередь, проект «МегаФона», Huawei и «Большой Тройки» повысить точность сбора данных для компаний в сфере ЖКХ и увеличить их эффективность за счет автоматизации и стандартизации данных, а также возможности контроля в реальном времени. Во вторую - обеспечит удобство жильцов, которые смогут в любой момент времени отслеживать расход воды, тепла, газа и электричества, а также отказаться от ежемесячной необходимости списывания и передачи данных с приборов учета.

А если пофантазировать?

Если пойти дальше, то можно легко себе представить возможность не просто получать сведения о расходе, но также повысить безопасность квартиры на случай форс-мажора и значительно снижать расходы за счет контроля предоставляемых услуг. Например, пользователи могут получать сведения о внезапном скачке расхода воды в то время, когда в квартире никого нет. Это может сигнализировать о протечке в трубах, но с помощью через приложение пользователь мог бы перекрыть подачу воды в квартиру. Нетипичный расход электроэнергии стал бы индикатором невыключенного электроприбора, что может привести к пожару. Кроме того, подключение к интернету приборов учета и дальнейшее добавление датчиков из сегмента интернета-вещей к системам коммуникаций могло бы позволить удаленно управлять водоснабжением, электричеством и теплом в квартире. А именно, начать использовать нераспространённые в России умные термостаты типа Nest для управления климатом в дома и дистанционного изменения температурных режимов радиаторов, теплых полов и систем кондиционирования в разных помещениях.

Вернемся к реальности.

Централизованная установка датчиков для управления приборами в квартирах - это история из более отдаленного будущего. В настоящий момент речь все-таки идет только об оснащении датчиками приборов учета электроэнергии, воды и газа. Однако уже сам факт реализации интернета-вещей в квартирах на уровне предприятий ЖКХ и управляющих компаниях свидетельствует о приближении значительного прогресса и доступности все новых и новых технологий сегмента IoT в домах и квартирах. Кроме того, это в очередной раз демонстрирует то, насколько в России быстро реализуются массовые новейшие технологии: развитие мобильной связи и качество мобильного интернета, наличие Wi-Fi сети в московском метро и общественном транспорте, распространенность бесконтактной оплаты в торговых точках и развитие мобильных платежных систем типа Apple Pay и Samsung Pay.

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.

«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.

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.