В эпоху взрывного развития «интернета вещей» для функционирования connected экосистем создаются различные технологии, стандарты и протоколы. Один из них — NB-IoT, или Narrow Band Internet of things, разрабатываемый Консорциумом 3GPP. Первая готовая ко внедрению версия спецификации представлена публике в 2016 году и продолжает интенсивно развиваться.
Рассматриваемая технология относится к семейству стандартов связи LPWAN (Low-Power WAN) и основана на LTE. NB IoT предназначается для стационарного оборудования с малыми объемами передачи данных, низким энергопотреблением. Согласно утверждениям разработчиков стандарта, время работы одного NB-IoT устройства от батареек составит до 10 лет. Скорость трансляции данных между элементами сети — до 250 Кбит/с, дальность — до 3 км и выше.
Наглядное сравнение беспроводных технологий с точки зрения энергоэффективности и дальности действия:
Технология внедряется операторами сотовой связи и вендорами оборудования мобильных сетей. Название Narrow-Band («узкополосный») указывает, что NB-IoT использует менее широкий частотный канал, чем LTE: новый протокол работает на канале шириной всего 200 килогерц. Допускается как его использование на существующем оборудовании LTE, так и без привязки к действующим сотовым сетям.
Протокол проектировался для обеспечения функционирования «интернета вещей» и учитывает потребности этой развивающейся сферы:
В январе 2018 г. ГКРЧ разрешила российским операторам «большой четверки» использование ряда частот для NB-IoT (подробнее об этом будет рассказано далее). Операторы могут сэкономить на инфраструктуре, используя имеющиеся GSM-сети, хотя для такого вещания может потребоваться модернизация оборудования базовых станций.
Само название говорит, что технология относится к «интернету вещей». Она позволяет объединить в сеть различные стационарные устройства, с которых нужно периодически считывать информацию и/или отправлять на них команды. К таковым относятся, например, счетчики воды, показания которых будут считываться в автоматическом режиме и отправляться в биллинг управляющей компании, также новые электросчетчики с дистанционным сбором данных, всевозможные датчики, системы мониторинга и прочее, вплоть до часов и собачьих ошейников.
Основная ниша применения — межмашинное взаимодействие (М2М) между низкоскоростными устройствами с небольшими объемами транслируемой информации, для которых критично малое энергопотребление и стабильная передача. К M2M-технологиям предъявляются следующие основные требования;
NB-IoT соответствует всем этим параметрам. Ориентировочная цена терминала составляет всего 5 USD (в среднем около 650 рублей за комплект из чипа и обвязки), а количество обслуживаемых сотой устройств может достигать 100 тысяч и выше.
Заявленная «дальнобойность» одного базового узла NB-IoT сети — до 15 км в условиях сельской местности. Эффективная дальность устойчивого приема меньше, в городе ее оценивают в 2–5 км. Хотя в 2018 г. в Австралии путем усовершенствования ПО базовой станции добились чтения телеметрии с NB-IoT датчика на расстоянии в 100 км.
Существует три варианта развертывания NB-IoT сети:
Таким образом, сеть NB IoT может быть создана и отдельной сущностью, и каналом внутри существующей сотовой структуры.
Достоинства стандарта:
Недостатки решения вытекают из его достоинств:
Кроме того, выпущенные до 2015 года базовые станции протокол не поддерживают и нуждаются в модернизации.
В РФ для протокола выделены следующие полосы частот:
В марте 2017 компания «Мегафон» в тестовом режиме развернула сеть NB-IoT. В сентябре 2018 оператор «Билайн» запустил первый облачный проект учета электроэнергии на базе протокола и счетчиков с его поддержкой. К июню 2019 компания активировала в Москве свыше 2500 базовых станций «интернета вещей» в диапазоне 1800 МГц.
В декабре 2019 компания МТС IoT запустила собственную сеть и предлагает корпоративным клиентам тариф «IoT-сеть». В его рамках дается возможность сбора сведений с контрольно-измерительных устройств. Предложение действует по всей России.
Можно сказать, что NB-IoT — перспективная технология, объединяющая лучшее из миров сотовой связи и «интернета вещей». Несмотря на относительную молодость, она активно развивается, а различные компании уже сейчас предлагают решения в IoT-сфере с ее применением. Способствует внедрению и развитию и официальное получение лицензированного набора частот — которое также демонстрирует определенное видение перспектив стандарта и технологии со стороны регулятора.
С учетом того, что рынок «умных» connected-устройств продолжает расти — на конец 2019 только в РФ аналитики оценивали число IoT-гаджетов в районе 19.5 млн сим-карт — спрос на дешевое и функциональное решение будет только увеличиваться, а технология идти в ногу и совершенствоваться, охватывая новые сферы.