Эволюция узкополосного интернета вещей (NB-IoT)

Пересказ отчета The Evolution to Narrow Band Internet of Things, подготовленного GSA, июнь 2016.

По мере того, как мобильная индустрия расширяется до 10 млрд подключений к мобильному ШПД и услугам голосовой связи, фокус участников отрасли все более смещается в сторону "подключенных вещей". Согласно прогнозу GSA, к 2025 году в мире может насчитываться порядка 75 млрд подключенных вещей, поскольку мобильная подключенность быстро расширится на ряд вертикальных рынков.

Узкополосный интернет вещей или NB-IoT станет одной из доминирующих технологий 3GPP, которая обеспечит рост рынка и будет оказывать наиболее существенное влияние на все (большинство) компаний и рынков в ближайшие 10-15 лет.

АБ: Не на все, поскольку пока что можно наблюдать, что некоторые операторы уже сделали выбор в пользу других узкополосных технологий, например, LoRA. Возможно, они еще будут вынуждены перейти позднее на NB-IoT.

GSA намеревается и далее отслеживать развитие ситуации с внедрением NB-IoT в мире и рассказывать об этом на ежеквартальной основе.


Обзор

Различные компании, как крупные, так и небольшие, давно действующие на рынке или стартапы, включились в гонку на рынке IoT (интернета вещей). Это компании, включая таких гигантов телекома, как Huawei, Ericsson и Nokia, а также предприятия из смежных отраслей - Intel и Qualcomm. Есть также растущее число бизнесов, активно работающих над разработкой кейсов применения IoT на вертикальных рынках - от образования до сельского хозяйства, от автоматизации до робототехники и не только. Ожидается, что этот рынок будет быстро расти в ближайшие 5 лет, опираясь на технологии 3GPP: eMTC, NB-IoT и EC-GSM-IoT, которые в комбинации с PSM (Power Saving Mode) и e-DRX (Extended Discontinuous Reception) подготовит рынки GSM / EDGE к IoT.

В марте 2016 года Министерство науки, ИКТ и планирования будущего Южной Кореи объявило, что поднимет разрешенный уровень мощности пользовательских устройств в нелицензируемом диапазоне 900 МГц с разрешенных на сегодня 10 мВт до 200 мВт, чтобы стимулировать развитие технологий IoT.

Это лишь один пример того, какое влияние IoT уже начало оказывать на мобильную отрасль. В GSA намерены отслеживать развитие этих технологий и сообщать об их развитии, в особенности, о NB-IoT.

NB-IoT Forum

Основы для создания этой организации были заложены на встрече в ноябре 2015 года, которую организовал Vodafone. Задачи форума - это продвижение технологии NB-IoT, поддержка проведения тестов и пилотных проектов в этой области. NB-IoT Forum стал частью программ Connected Living. В настоящее время в числе участников форума такие компании, как: ARM, Bell Mobility, China Mobile, China Telecom, China Unicom, Deutsche Telekom, Etisalat, Ericsson, Huawei, Intel Corporation, KDDI Corporation, KT Corporation, LG Electronics, MediaTek Inc., Mobileum, Nokia, NOS, NTT DOCOMO, Oberthur Technologies, Qualcomm, Sequans Communications, Safaricom, Sierra Wireless, SK Telecom, TDC A/S, Telecom Italia, Telefоnica, Telit, Telstra, Turk Telekom, Two Degrees Mobile, u-blox, Verizon Wireless, Vodafone и ZTE Corporation. Возглавляет форум директор по R&D Vodafone - Luke Ibbetson.

Задачи, которые намерен решать NB-IoT Forum:

- Поддерживать демонстрации и "доказательства жизнеспособности концепции", которые усиливают решение NB-IoT, отвечая требованиям LPWA (Low Power Wide Area);
- Стимулировать участников к построению комплексной цепочки создания завершенных решений для роста и развития NB-IoT;
- Поддерживать создание приложений NB-IoT для различных вертикальных рынков, в качестве новых возможностей для бизнеса;
- Рассказывать о сотрудничестве между всеми партнерами NB-IoT с целью поддержания межвзаимодействия решений.

Создается 5 лабораторий NB-IoT с фокусом на создание инновационных услуг на базе NB-IoT, тестирование межвзаимодействия и соответствия продуктов спецификациям NB-IoT, сертификации продукции. Такие лаборатории открывают China Mobile, Etisalat, LG Uplus, Shanghai Unicom, Telecom Italia и Vodafone. Vodafon и Huawei уже открыли первую NB-IoT Open Lab в штаб-квартире Vodafone в феврале 2016 года.


Технологический статус NB-IoT

 NB-IoT - это часть 3GPP Rel.13. Релиз был стандартизован в марте 2016 года, хотя завершение стандратизации NB-IoT отложено на июнь 2016 года.

В Rel.13 определены две новых категории абонентских устройств: Cat-M1 и Cat-NB1 (ранее Cat-M2). Cat-1 уже существовала в Rel.8 и последующих, в Rel.12 появилась категория Cat-0. Операторы в основном фокусируются на Cat-1 для кейсов M2M, особенно в случаях, когда требуется высокая скорость передачи данных, управление качеством QoS или голосовая связь. Интерес отрасли к устройствам Cat.0 пока что очень ограничен.

Продолжаются дискуссии в отношении радиотехнологий, которые отвечают требованиям к сверхнизкому потреблению мощности, требующемуся для NB-IoT и M2M, а также способов сокращения загрузки сети от ожидаемого большого числа терминалов IoT, которые появятся в ближайшие 10-15 лет. Эти потенциальные улучшения, как ожидается, будут частью нововведений Rel.14, но пока что они не сформулированы.

Конечной целью работ по стандартизации NB-IoT является создание спецификации, которая позволит использовать несложное пользовательское оборудование, способное работать в узкой полосе частот, отличающееся низкой мощностью передачи сигнала, сокращенной поддержкой режимов приема сигнала, ультра-длительной работой до необходимости замены батареи питания за счет использования технологий снижения потребляемой мощности, улучшенным покрытием сети, позволяющим работать с устройствами с малым радиусом действия, такими, как смарт-счетчики или сенсоры в зданиях, подвалах или на удаленных объектах.

Уже появились клиенты, которые ведут пилотные испытания технологий pre-NB-IoT, о них мы еще поговорим в данном документе.  Пре-коммерческое внедрение опирается на стандарт 3GPP Rel.13. Первые запуски коммерческого использования NB-IoT ожидаются с начала 2017 года.


Частоты

Работа с устройствами, установленными в помещениях и обеспечение покрытия сельской местности - вот ключевые факторы для внедрения приложений NB-IoT. Отсюда требование спецификации NB-IoT, что она должна обеспечивать дополнительный выигрыш в чувствительности на 20 dB. Первоначальные отзывы участников отрасли говорят о том, что операторы хотят работать с устройствами NB-IoT, которые будут использоваться частоты ниже 1 ГГц.

В частности, тесты, которые провели Ericsson и Orange во Франции в Париже с 15 ноября до 16 феврала, проводились с использованием диапазона 900 МГц.

KT запустил сеть с поддержкой Cat-1 с использованием диапазона 1800 МГц. Пока что нет ясности, какой диапазон будет использоваться для NB-IoT.

Первые продукты и испытания NB-IoT, как ожидается, пройдут с использованием диапазонов 900 МГц и 800 МГц, а в некоторых случаях, в полосе 1800 МГц.

АБ: Я бы не исключал возможность задействования в ряде стран также диапазона 450 МГц.


Операторские тесты

В GSA уверены в том, что большинство операторов первой категории располагают сетями, где может быть реализована поддержка устройств Cat-1, несмотря на то, что далеко не все операторы уже начали продвигать услуги Cat-1 или M2M.

AT&T, США

Ericsson работает с AT&T над запуском нового программного решения NB-IoT (Network Software - 17A), которое может быть запущено поверх существующих сетей LTE и внедрением функциональности энергосбережения для связи NB-IoT и LTE-Machine (LTE-Cat-M1) в соответствии с требованием обспечить не менее 10 лет функционирования устройства без замены батареи питания.

Демонстрация технологии и полевые испытания NB-IoT и Cat-M1 планируются во втором квартале 2016 года.

Network Software-17A, коммерческая готовность которого ожидается в 4q2016 должна расширить покрытие для NB-IoT, с тем, чтобы обеспечить достаточную дальность действия и качественное индор-покрытие за счет улучшения приема на 20 дБ.

China Mobile: CMCC, Китай

В декабре 2015 года China Mobile и Ericsson подписали соглашение об углубленном сотрудничестве в области исследований 5G и кооперации внедрений, включая NB-IoT. Как часть этого соглашения, оператор и компания Ericsson показали систему отслеживания овец и другого домашнего скота с использованием pre-NB-IoT на стенде China Mobile на MWC 2016.

Во время встречи China Mobile Global 5G 31 мая 2016 года, ZTE показала раннюю версию NB-IoT в лаборатории CMCC Shenzhen 5G.  CMCC показали виртуализованную сеть (с виртуализованным ядром).

China Mobile участвует в процессе станадртизации 3GPP NB-IoT и планирует масштабные испытания технологии в 4q2016, тогда как внедрение коммерческих услуг на базе NB-IoT запланировано на начало 2017 года.

China Unicom, Китай

В мае 2016 года Ericsson анонсировала подписание соглашения с China Unicom о совместной разработке архитектуры IoT для комплексного решения мобильной сотовой сети IoT и оказания услуг на базе такой сети.

На конференции National IoT Technology and Application Conference, состоявшейся в конце мая 2016 года, Tian Wenke, директор клиентского подразделения China Unicom сообщил о планах проведения широкомасштабных полевых испытаний NB-IoT и демонстраций возможностей технологии с использованием диапазонов 900 МГц и 1800 МГц позднее в 2016 году.

China Unicom испытывает pre-NB-IoT в шанхайском диснейленде и уже анонсировала планы проведения полевых тестов NB-IoT более, чем в 5 городах с планами начать предоставление коммерческих услуг на конец 2016 года. Компания намеревается обеспечить покрытие NB-IoT в масштабах страны к 2018 году. Испытания начнутся с использованием диапазонов 900 МГц и 1800 МГц.

Deutsche Telekom, Германия

DT и Huawei были первыми компаниями, которые анонсировали полевые испытания pre-NB-IoT в октябре 2015 года. Полевые испытания проходили в Бонне, Германия. Компании DT и Huawei смогли оценить возможности ранней версии NB-IoT и протестировать приложения для смарт-парковки. Фокус в испытаниях приходился на проверку возможностей технологии в зависимости от различных возникающих проблем, а также на поиск сценариев развертывания технологии.

Huawei обеспечил апгрейд оборудования и ПО решения радиоподсистемы. Испытания проходили с использованием лицензированных частот. Сеть взаимодействовала с набором сенсоров. Проверялось функционирование технологии в различных сценариях.

EE, Объединенное королевство

В сентябре 2015 года EE запустила свое решение Connect Platform, чтобы предлагать различные услуги для широкомасштабного развития M2M и IoT.

Etisalat, ОАЭ

В апреле 2016 года оператор Etisalat из ОАЭ и Huawei объявили об успешном тестировании "смарт-парковки" на базе технологии pre-NB-IoT в сетях в Абу-Даби и Дубая.

Korea Telecom (KT), Южная Корея 

KT запустила коммерческую эксплутацию сети LTE в масштабах всей страны, которая предоставляет услуги IoT/IoST (интернет "малых вещей") в качестве дополнения услуг своей основной сети LTE. Запуск сети Cat-1 последовал за тестами в лабораторных условиях в октябре 2015 года и демонстрацией Cat-1 в Daejeon в ноябре 2015 года. Сеть LTE Cat.1 развернута в национальном масштабе в диапазоне 1.8 ГГц на 110 тысячах базовых станций.

По заявлению KT, компания готова бесплатно предоставить провайдерам услуг 100 тысяч модулей Cat-1 LTE-M, разработанных совместно с Telit, TechPLEX и AM Telecom. Более того, до конца 2016 года не будет взиматься сервисная плата за трафик, которые будут генерировать данные модули.

KT также продолжит работы над коммерциализацией NB-IoT в 2017 году, поскольку эта технология лучше подходит для "интернета малых вещей" IoST, нежели LTE-M. Компания оценивает число  IoST подключений на конец 2018 года в 4 млн.  Компания заявляет о планах инвестиций в размере KRW 150 млрд (US$131 млн) в сеть NB-IoT, а также в развитие экосистемы, в период до конца 2018 года.

LG Uplus, Южная Корея

В марте 2016 года, компания LG Uplus (ранее LG Telecom) анонсировала модуль IoST / LTE разработанный совместно с LG Innotek. Компания планирует запустить IoT решение на базе модуля в конце 1H2016.

Orange, Франция

В ноябре 2015 года Ericsson объявил о планах тестирования пре-стандартной сети NB-IoT, а также EC-GMS (Extended Coverage GSM) совместно с Orange в диапазоне 900 МГц.

Исследовались три основных темы: как улучшается индор-покрытие, как снизить стоимость устройств IoT и увеличить продолжительность работы устройств IoT от батарей.

Orange также развивает LoRa - частную технологию Low Power Wireless Access. Как ожидается, компания в дальнейшем перейдет на NB-IoT, поскольку это более подходящий стандарт для LPWA-приложений.

SK Telecom, Южная Корея

SKT, SonyMobile и Ericsson проводили лабораторное тестирование ключевой функциональности LTE Cat-1 и Cat-M1 в радиолаборатории Ericsson в Чиста, Швеция в сентябре 2015 года. Тесты выявили сокращение сложности сети и потенциальное влияние на снижение цены устройств, а также рост продолжительности их работы от батарей.

В марте 2016 года, SK Telecom представил план построения сети для обслуживания IoST. Начальная фаза внедрения сети IoST будет основана на использовании отдельной сети LoRa LPWA, которая станет способом резервирвирования сети LTE.

Telefonica, Испания

Telefonica развивает тему NB-IoT совместно с такими компаниями, как Accenture, Qualcomm, Geotab, Cisco, Telit, Ericsson, Nokia, Huawei, Intel и Amdocs. По данным оператора, в его партнерской программе принимает участие более 700 компаний.

В Мексике в городе Guadalajara, Telefonica запустила платформу смарт-город, с которой работает оператор, занимающийся вывозом мусора. К платформе подключено порядка 600 сенсоров в мусорных контейнерах.

Кроме того, компания создала исследовательский центр IoT R&D в Чили, который призван демонстрировать "непосредственный опыт" полевого тестирования технологий IoT.

Стратегия оператора - это предложение лучшей "подключенности" для каждого варианта IoT, сектора и приложения. Telefonica внедрила пилотную сеть Sigfox в Перу и в Чили, параллельно с испытаниями NB-IoT. Проводятся коммерческие пилотные проекты с клиентами, занимающимися животноводством и сельским хозяйством. В городе идут пилоты по подключению смарт-счетчкиов и уличной фурнитуры (например, осветительных фонарей).

Telecom Italia Mobile - TIM, Италия

На MWC2016, Huawei и TIM подписали Меморандум о взаимопонимании (MoU) для развития IoT-решений поверх NB-IoT. Это продолжение сотрудничества с Huawei, которое началось в 2015 году с изучения возможностей престандарта NB-IoT.

TIM также создает открытую лабораторию NB-IoT в Турине, которая займется разработками и внедрениями новой технологии. Лаборатория станет открытой платформой для компаний и разработчиков, которые смогут подключиться к процессу и ускорить развитие IoT-услуг, а также создание B2B-приложений.

TIM и Huawei будут проводить полевые испытания решений NB-IoT вме сте с партнерами из вертикальных индустрий, чтобы обеспечить быстрое развитие и внедрение технологии NB-IoT на рынок.

Telstra, Австралия

На MWC2016, Ericsson объявил о демонстрации концепта и полевых испытаниях NB-IoT и Cat-M1, начиная с 2Q2016, в которых примет участие Telstra.

Telstra провела встречи с рядом ключевых B2B и B2G клиентов, посвященные планам внедрения Cat-M1 и NB-IoT с использованием демонстрационного набора оборудования, которое Ericsson привозил на MWC2016.

В феврале 2016 года Telstra объявила о запуске сети Cat-1, за которым, как ожидается вскоре последует запуск Cat-M1, который увеличит покрытие и снизит стоимость устройств, и, практически наверняка - NB-IoT.

T-Mobile US, США

T-Mobile объявил о запуске сети Cat-1 для приложений IoT, и в особенности, клиентов сети GSM.  T-Mobile US в сотрудничестве с компанией Wyless создал платформу Porthos - промышленную платформу для управления IoT-приложениями. Porthis поддерживает подключения более, чем 1.7 млн SIM-карт, использующих сети 2G, 3G, LTE компании.

Turk Telekom, Турция

Turk Telekom подписал соглашение с Nokia на совместное развитие 5G в апреле 2016 года с целью ускорения разработок технологий радиодоступа 5G и приложений, которые позволят развивать IoT. Компании будут совместно работать над тестированием IoT для трекинга, смарт-измерений, смарт-города, смарт-дома и приложений, чувствительных к задержкам распространения сигнала.

Verizon, США

В октябре 2015 года Verizon заявил, что обслуживает 15 млн M2M потребителей (физических лиц и бизнесов), что обеспечивает компании доход в размере более $500 млн в год.

Verizon также отметил, что запустит новое ядро для работы с IoT в начале 2016 года, которое сможет обеспечивать работу IoT устройств существенно дешевле, чем прежнее.

Недавно была анонсирована веб-платформа Verizon ThingSpace, адресованная разработчикам, которая призвана упростить создание IoT-приложений.

Vodafone, Объединенное королевство

Vodafon является активным участником многих проектов сотового интернета вещей, который сейчас все чаще именуется "Узкополосный IoT" или NB-IoT. Компания пока что переиспользует существующую радиоподсистему и транспортную сеть, но также ведет работы над созданием выделенного и оптимизированного под IoT ядра сети на базе технологии виртуализации.

Vodafone уже располагает глобальной сетью с поддержкой M2M, которая также будет задействована в качестве слоя доступа к услугам Vodafone NB-IoT.

В декабре 2015 года, Vodafone Group, Huawei и u-blox объявили о завершении успешных испытаний пре-стандарта NB-IoT в Испании - платформа NB-IoT обменивалась сообщениями с модулями u-blox в смарт-счетчиках воды. Улучшенное покрытие, обеспечиваемое NB-IoT, упрощает использование устройств и их эффективное использование в существующих мобильных стеях.

В испытаниях pre-NB-IoT использовались модули u-blox SARA и ПО, радиоподсистема работала в диапазоне 900 МГц.

В мае 2016 года Vodafone Australia сообщила об успешном завершении испытаний пре-стандарта NB-IoT совместно с Huawei в которых было задействовано множество площадок в центральном деловом районе Мельбурна и его пригородов. Испытания выявили заметное улучшение покрытие в терминах расстояний и проникновения сигнал в помещения по-сравнению с тем, что обеспечивают технологии 2G, 3G и 4G / LTE.

NB-IoT обеспечивает проникновение сигнала в помещения со стенами толщиной в 2 и даже в 3 кирпича, что позволяет обеспечить подключаемость для устройств даже в таких сложных условиях, как подземные парковки и подвалы, что иногда является сложной проблемой для внедрения тех или иных вариантов использования IoT.

Vodafone Australia также сообщает, что было достигнуто расширенное покрытие в пригородах Мельбурна на расстоянии до 30 км от города.

Представляя результаты деятельности компании в 1q2016, главный инженер Johan Wibergh сообщил, что компания собирается внедрить поддержку NB-IoT на всех базовых станциях 4G-LTE к 2020 году.

Zain Saudi Arabia (Zain KSA), Саудовская Аравия

Zain KSA подписала MoU с Nokia по-поводу сотрудничества в рамках двухлетней инициативы "смарт-город" в Jeddah, которая включает расширение использования малых сот и Wi-Fi для IoT в рамках всего города.

Для обеспечения требования приватности и общественной безопасности, компании намерены уделить существенное внимание надежности и защищенности сети.

Статус внедрений поддержки Cat-1 на сетях операторов

  1. Австралия, Telstra, коммерческая эксплуатация
  2. Мексика, Telefonica Mexico, испытания
  3. Объединенные Арабские Эмираты, Etisalat, коммерческая эксплуатация
  4. Объединенное Королевство, EE, коммерческая эксплуатация
  5. США, AT&T, коммерческая эксплуатация
  6. США, T-Mobile, коммерческая эксплутация
  7. США, Verizon, коммерческая эксплуатация
  8. Турция, Turk Telecom, испытания
  9. Южная Корея, KT, коммерческая эксплуатация
  10. Южная Корея, LG Uplus, испытания в 3q2016-4q2016

+ +

Это примерно 1/2 текста отчета GSA, посвященного теме NB-IoT. На этом остановлюсь с пересказом. Если кому-то интересно, чтобы я выложил и вторую половину перевода - буду рад получить небольшое денежное поощрение.



Подписывайтесь на мой Youtube-канал

и на мой Telegram-канал

MForum.ru: Новинки

MForum.ru - Бизнес

Сообщество 4G

Популярные сообщения