Сети беспроводной связи IoT бурно развиваются, чтобы удовлетворить сетевые потребности самых разных устройств - от подключенных автомобилей и "умных" домов до "умного" освещения и инфраструктуры. Широкополосные сети с низким энергопотреблением (LPWAN), в частности, особенно подходят для систем IoT, требующих низкого энергопотребления и сверхдлительного времени автономной работы, а также безопасности операторского класса. Несколько технологий LPWAN, включая LTE-M и Narrowband IoT (NB-IoT), разрабатываются и внедряются для поддержки таких потребностей в подключении к IoT. LPWAN окажет значительное влияние на будущий рост инноваций в области IoT.
Выберите правильную сеть IoT
Для создания успешной системы IoT необходимо подобрать подходящую технологию или комбинацию технологий для сетевого взаимодействия. В зависимости от категории приложения IoT предприятиям необходимо учитывать шесть ключевых факторов при выборе технологий сетевого подключения: покрытие, пропускная способность, мобильность, задержка, время автономной работы и стоимость.
Например, пропускная способность, которая представляет собой скорость обмена данными в сети. Для интеллектуальных городских парковочных счетчиков, управления освещением или других сценариев, где обмен данными происходит реже, а задержка может быть высокой, пропускная способность может быть менее приоритетной. Однако если приложение нацелено на потоковую передачу данных, телемедицину или включает видеосценарии, выбор сети с высокой пропускной способностью и низкой задержкой будет иметь решающее значение.
Преимущества технологии низкого энергопотребления
Снижение стоимости и увеличение времени автономной работы всегда были главными приоритетами в архитектуре систем IoT. LTE-M и NB-IoT идеально подходят для решения этих и других задач. В этой статье речь пойдет об этих двух технологиях сетевого подключения.
По сравнению с традиционными технологиями мобильного подключения IoT технология LPWAN имеет очевидные преимущества. Ожидается, что общая стоимость подключения к сети будет значительно ниже, чем стоимость традиционного мобильного широкополосного подключения, благодаря широкому охвату территории и многотерминальной емкости в каждом регионе.
Кроме того, LTE-M и NB-IoT могут обеспечить до 10 лет автономной работы для многих устройств IoT. Если для потребительских носимых устройств достаточно 12-24 часов автономной работы, то для устройств удаленного мониторинга активов требуется гораздо больше времени. Например, батареи умных устройств, отслеживающих активы в цепочке поставок, могут работать от семи до более чем 30 дней за раз, в зависимости от времени и вида транспорта, например наземного, морского или воздушного, а также наличия простых переключателей или контейнеров. В таких случаях, как мониторинг емкости мусорных баков или резервуаров для хранения жидкостей, оборудование должно работать в полевых условиях в течение многих лет, и одна батарея также должна служить много лет.
Лицензионный и безлицензионный спектр для LPWAN
Существует две широкие категории технологий LPWAN: лицензионные технологии и технологии, освобожденные от лицензий.
Лицензионная технология LPWAN использует существующие ресурсы беспроводного спектра операторов мобильных сетей. Операторы мобильной связи уже давно владеют лицензиями на работу в выделенном спектре, используемом исключительно для беспроводной связи. Именно здесь они обеспечивают высоконадежную, масштабируемую и безопасную сетевую среду, которую привыкли видеть крупные предприятия. И NB-IoT, и LTE-M поддерживают лицензированный спектр с безопасностью операторского класса.
Технологии LPWAN, не требующие лицензирования, могут использоваться в выделенных частотных диапазонах, если они соответствуют правилам, связанным с этими диапазонами. Маршрутизаторы Wi-Fi, беспроводные телефоны и другие коммуникационные устройства также могут использовать нелицензируемый спектр, что может вызвать помехи сигнала и снизить производительность сети. Кроме того, технологии безлицензионного спектра имеют ограниченное покрытие, не обладают безопасностью операторского класса и не всегда поддерживают двустороннюю связь. Поэтому большинство безлицензионных технологий LPWAN не поддерживают обновление прошивки и программного обеспечения по воздуху.
Динамика развития LTE-M и NB-IoT
По данным GSMA, мобильные операторы запустили 58 коммерческих сетей мобильного IoT во всем мире. По прогнозам GSMA, к 2025 году будет насчитываться 1,8 миллиарда лицензированных подключений LPWAN. В прошлом году компания AT&T запустила свою сеть LTE-M в США и Мексике, а недавно объявила о подготовке к запуску NB-IoT в США и Мексике в начале следующего года.
LTE-M и NB-IoT - это маломощные технологии IoT, которые дополняют друг друга. NB-IoT хорошо подходит для удовлетворения базовых требований к передаче данных в случаях с ограниченными потребностями в данных, в то время как LTE-M поддерживает более мощные функции, которые могут обеспечить более высокую пропускную способность, мобильность и голосовые услуги LTE. Все они подключаются непосредственно к мобильным сетям и не требуют входа в Wi-Fi или сопряжения с Bluetooth.
NB-IoT больше всего подходит для простых коммутационных устройств, включая интеллектуальные парковочные счетчики, интеллектуальные сельскохозяйственные датчики, счетчики электроэнергии, промышленные мониторы и средства автоматизации зданий. LTE-M, напротив, лучше всего подходит для трекеров активов, отслеживания автопарка, умных часов, панелей сигнализации, трекеров домашних животных, умной бытовой техники, мониторов пациентов, счетчиков коммунальных услуг и т. д.
Взгляд в будущее
Ожидается, что в будущем NB-IoT и LTE-M станут частью широкомасштабных стандартов IoT. Инвестиции в NB-IoT и LTE-M помогут предприятиям заранее подготовиться к этому.
LPWAN ускоряет темпы инноваций в области IoT и способствует более масштабному развертыванию устройств, играя ключевую роль в создании широкой экосистемы партнеров, устройств и приложений по всему миру.