Эволюция к NB-IoT и LTE-M (август 2017, часть 1/2)

Вашему вниманию предлагаю мой пересказ текста первой части отчета GSA, опубликованного на сайте GSA в августе 2017 года и посвященного перспективной теме - экосистеме технологий NB-IoT и LTE-M, этих наиболее перспективных технологий, которые делают возможным активное развитие такого направления, как IoT. Пока что представляю вашему вниманию первую часть документа. Вторую планирую подготовить на днях, если получится найти время. 

За период, прошедший с февраля 2017 года, когда выходил отчет GSA, посвященный теме NB-IoT, произошло не так много событий. Тем не менее, среди них есть такие значимые, как запуски сетей NB-IoT/Cat.-NB1 и LTE-M/Cat.-M в коммерческую эксплуатацию. Вдобавок, заметно выросло число IoT-чипсетов, модулей и производителей таких устройств, среди которых есть как новички этого рынка, так и известные предприятия. 

Краткий обзор ситуации

Технологии 3GPP IoT, такие как NB-IoT/Cat-NB1 и LTE-M/Cat-M1, постепенно становятся доминирующими в глобальном масштабе. Интерес, который был заметен к IoT в 2015-2016 годы, конвертировался в ряд отраслевых инициатив в таких областях, как подключенные и автономные устройства, подключенные или умные дома, умные города и умная энергетика, увязанных с расширением экосистемы. 

В GSA отмечают ускорение развития экосистемы 3GPP-технологий. И если до сих пор это касалось в основном LTE, то как ожидается, примерно такая же ситуация будет характерна и для развития IoT. В 2016 году  вышел 3GPP Rel.13, что и позволило ряду операторов перейти от тестов к коммерческой эксплуатации и повысило активность производителей абонентских устройств. 

Verizon (США), AT&T (США), Vodafone (UK), Vodacom (Южная Африка), Deutsche Telekom (Германия), China Unicom (Китай),  Etisalat (ОАЭ), LG UPlus и KT (Южная Корея) - все эти операторы уже запустили поддержку IoT-сетей с использованием LTE-M/Cat-M1 или NB-IoT/Cat-NB1. К сожалению, в числе "передовиков" нет российских операторов. Ряд других операторов в мире планируют запустить поддержку таких сетей в 2017 или 2018 году. Также в мире продолжаются тесты и демонстрации технологий.  

Решения инфраструктуры, чипсеты, модули и устройства - все это присутствует на рынке, что называется, в ассортименте. Среди поставщиков есть, как известные компании, так и стартапы.
Компании активно работают над различными пользовательскими кейсами IoT для различных вертикальных рынков, начиная от сельского хозяйства и до энергетики, от автопрома до робототехники.

В GSA ожидают, что индустрия будет быстро расти в следующие 5 лет, причем технологии 3GPP обеспечат основной рост. 

Краткие факты

• 8 операторов запустили в коммерческую эксплуатацию сети NB-IoT. 
• 3 оператора запустили в коммерческую эксплуатацию сети LTE Cat-M1
• 14 операторов анонсировали планы запуска поддержки Cat-M1 или NB-IoT
• 11 операторов провели тесты технологии NB-IoT с февраля 2017 года
• 3 теста технологии Cat-M1 с февраля 2017 года
• 14 модулей выпущены с поддержкой только NB-IoT
• 20 модулей выпущены с поддержкой только Cat-M1
• 16 модулей выпущены с поддержкой Cat-M1 и NB-IoT

Статус развития технологий LPWA

NB-IoT и LTE-M были стандартизованы в рамках 3GPP Rel-13, вышедшего в июне 2016 года. NB-IoT может внедряться в рамках полосы частот, используемой сетью LTE, в любом из защитных диапазонов или в других полосах частот. LTE-M внедряется с использованием частот LTE. Были определены две категории абонентских устройств: Cat-NB1 (для сетей NB-IoT) и Cat-M1 (для сетей LTE-M). 

Продолжаются дискуссии в 3GPP в отношении радиотехнологий, которые отвечали бы требованиям малого энергопотребления, соответствующим спецификациям связи LPWA (маломощного ШПД), а также сократить негативное воздействие на сеть мобильного ШПД ожидаемого большого числа устройств, которые появятся в следующие 10-15 лет.  3GPP Rel.14 подразумевает исследование поддержки сотовыми системами ультра-простых устройств IoT с низкой пропускной способностью. Как ожидается, новые стандарты Cat-M2 и Cat-NB2, будет обеспечивать расширенные возможности позиционирования и определения местоположения. 

Альтернативная задача - разработать спецификацию, которая позволит использовать менее сложные пользовательские устройства (UE), отличающиеся минимальной энергией передачи, поддержкой наиболее простых режимов приемопередачи, сверхдлительной работой батарей за счет использования технологий сокращения энергопотребления, а также способностью работать в условиях недостаточно качественного покрытия, что желательно для таких устройств, как различные счетчики и сенсоры в зданиях, подвалах и на удалении от основной зоны покрытия LTE.

Частоты 

Проникновение в помещениях и покрытие в малонаселенной местности - это ключевые требования к приложениям IoT, и хотя спецификации 3GPP разработаны с тем, чтобы обеспечивать дополнительное покрытие, отрасль также разработала модули, которые поддерживают частоты в диапазонах ниже 1 ГГц (700 / 800 / 900 МГц). Как China Mobile, так и Vodadone Turkey, например, применяют диапазон 900 МГц b8 для NB-IoT.  Некоторые модули также поддерживают высокие частоты, особенно, что касается частот 1880 МГц и 1900 МГц. В GSA ожидают. что число поддерживаемых диапазонов частот будет расти, как для устройств Cat-NB1, так и для устройств Cat-M1.

Запущенные и планируемые к запуску сети IoT

В различных регионах мира поддержка IoT запускается по-разному. LTE-M - это основная технология 3GPP IoT, которая первоначально разрабатывалась для операторов США. За ней, как ожидается, последует внедрение NB-IoT. В Европе и Азии NB-IoT стала первой из внедренных технологий LPWA: Deutsche Telekom и Vodafone, Испания, а также Vodafone, Нидерланды выступили пионерами. Внедрения LTE-M здесь ожидаются позднее.

10 операторов запустили услуги 3GPP LPWA IoT, а компания Etisalat в Объединенных Арабских Эмиратах запустила не только NB-IoT/Cat-NB1, но и LTE-M/Cat-M1). Некоторые из этих сетей больше других, например, Vodafone в Нидерландах заявляет о национальном покрытии своей сети NB-IoT, тогда как Verizon, США обеспечил покрытие на территории в 6.2 млн кв.км. за счет использования сети Cat-M1. Другие запуски менее масштабны, например, сеть NB-IoT Deutsche Telekom запущена только на территории Гамбурга, тогда как China Unicom развернула поддержку NB-IoT в 5 городах Китая. 

Табл.1 Сети 3GPP IoT, запущенные в мире

Сеть в Южной Корее запущена совместно операторами KT и LT Uplus. В конце июля 2017 года сообщалось о начале работы cетей NB-IoT в Китае у двух операторов - China Telecom и China Mobile, но в GSA не располагают подтверждениями непосредственно от операторов.

В мире планируется еще 16 запусков сетей LTE-M/Cat-M1 в 2017/2018 годы. Кроме планов тех операторов, которые упомянуты в Табл.2, известны также планы Deutsche Telekom по расширению сети NB-IoT в Гамбурге еще на 5 городов в Германии (Дармштадте, Дуисбурге, Дортмунде, Мерзиге и Мёрсе). 

Табл. 2. Планы запусков сетей NB-IoT и LTE-M

Операторские испытания

Операторы по всему миру продолжают испытывать и демонстрировать поддержку LTE-M / Cat-M1 и NB-IoT / Cat-NB1. С февраля 2017 года в GSA зафиксировали информацию о планах 13 операторских испытаний сетей 3GPP IoT в 11 различных странах вдобавок к уже запущенным услугам. Тестируемые приложения включают - умные счетчики воды и электросчетчики, сети для “умного города” и смарт-парковки на базе сетей LTE-M и VoLTE. Сети NB-IoT пока что не поддерживают VoLTE. 

Табл. 3. Испытания и демонстрации сетей IoT, анонсированных с февраля 2017 года

Дополнительную информацию по теме тестирования можно найти в описания кейсов, приведенных в части.2. С учетом всех запусков, планов и тестов, глобальный статус запусков NB-IoT/Cat.-NB1 и LTE-M/Cat-M1 выглядит так, как показано на рис.1. 

Рис.1. Запуски, планы и испытания сетей LPWA, построенных на базе технологий, стандартизированных в 3GPP.

(продолжение следует, подписывайтесь на блог, чтобы не пропустить)

+ +