Сегодня тему "интернета вещей" не обсуждает, пожалуй, только очень ленивый или очень неинформированный пользователь. А между тем, помимо, собственно, самого сервиса, который сможет прийти в нашу повседневную жизнь, возникает важная проблема - как именно он будет обеспечиваться в техническом плане. А именно - на каких частотах и в каких технических стандартах будут взаимодействовать наши IoT-устройства? Ведь разница между Cat-0, Cat-1, LTE-M, NB-IoT, EC-GSM и 5G весьма существенная и потому данный вопрос должен стоять уже сейчас, чтобы не превратиться в очередную "войну стандартов" IoT (Internet of Things).
Если задать в любом поисковике фразу: "NB-IoT против LTE-M", появится набор путанных статей, где нет ни одной, в которой достаточно развернуто освещались бы одновременно и тот и другой стандарты, не говоря уже обо всех остальных.
Особенно "порадовала" вот такая таблица:
Я не знаю как вам, но лично мне эта информация вообще не помогла. Как будто 3GPP (группа. курирующая 3G) решила заблокировать появление на рынке новых игроков, подавляя их загадочными аббревиатурами и эзотерическими техническими определениями.
Да, все мы отлично знаем, что 4G быстрее, чем 3G и 2G, поэтому 5G, вероятно, будет следовать этой тенденции ... но Cat-1 и EC-GSM? Что это вообще такое?!
Не волнуйтесь! После того, как я провел некоторое время в Сети, я смог разобраться в некоторых технических деталях всех этих аббревиатур, поэтому смогу теперь помочь и вам быть в полной готовности к приближающейся волне IoT, причем - именно "сотового" IoT, так как кабельный интернет в данном конкретном случае нас совершенно не интересует...
Откуда вообще взялся этот "сотовый" IoT?
Популярность и вездесущность устройств IoT привела к появлению различных версий маломощных широкополосных сетей (LPWAN), таких как SigFox, LoRa и Weightless (вот почему LPWAN так важен в реализации IoT).
Традиционные варианты сотовой связи, такие как сети 4G и LTE, потребляют слишком много энергии и плохо подходят для задач, где, как правило, передается очень небольшой объем данных (например, для отправки количества потребленной воды, газа или электроэнергии).
Поэтому для IoT нужен стандарт, который предназначен для удовлетворения требований и задач типа low-power / long-range (низкое энергопотребление / высокая дальность действия).
Cat-1
В настоящий момент Cat-1 является единственной полностью доступной опцией сотовой связи IoT и представляет собой первый шаг к подключению устройств IoT с использованием существующих сетей LTE. Хотя его производительность несколько уступает сетям 3G, на сегодняшний день это - отличный вариант для существующих приложений IoT, использующим для работы интерфейс браузера или голосовое управление. Его основным преимуществом и привлекательностью для разработчиков является то, что Cat-1 уже стандартизирован, и, что более важно,- доступен для использования существующими устройствами. Эксперты прогнозируют, что на закате 3G-технологий их место займут именно сети Cat-1.
Cat-0
Для успеха сетей IoT на основе LTE они должны иметь следующие характеристики:
1) длительное время автономной работы
2) низкую себестоимость
3) поддержку большого объема доступных устройств
4) усиленное покрытие (например,- высокое проникновение сигнала через стены)
5) высокую дальность работы и широкий охват сигнала
Стандарт Cat-0 является оптимальным в своем роде, так как не требует оборудования для обеспечения высоких скоростей передачи данных, как для Cat-1 (двойная цепь приемника и дуплексный фильтр). И если Cat-1 готова заменить собой 3G, то Cat-0 устанавливает основу для Cat-M, чтобы стать дешевой заменой 2G.
Cat-М1 / Cat-М / LTE-М
Cat-M (официально известный как LTE Cat-M1) часто рассматривается как второе поколение LTE-чипов, созданных специально для приложений IoT. Ограничивая максимальную рабочую частоту до 1,4 МГц (в отличие от 20 МГц для Cat-0), Cat-M отлично приспособлен для таких приложений LPWAN, как "интеллектуальный учет", когда требуется передавать только небольшие объемы данных.
Но истинным преимуществом Cat-M над другими вариантами является то, что Cat-M совместим с существующей сетью LTE. Для существующих сотовых операторов это - отличная новость, поскольку им не нужно тратить деньги на постройку новых антенн и передающих станций. Достаточно просто загрузить соответствующее программное обеспечение, пока IoT-устройства работают в своей сети LTE.
Думается, что в скором времени маркетинговые отделы МТС, life:), Мегафон и прочих компаний, начнут распространять информацию, что именно Cat-M на сегодняшний день является лучшим вариантом для работы IoT.
NB-IoT / Cat-М2
NB-IoT (также известный как Cat-M2) функционально аналогичен Cat-M, однако использует другую технологию (DSSS-модуляция вместо LTE-радиоволн). А это значит, что NB-IoT не работает в полосе LTE, что, в свою очередь, влечет для провайдеров дополнительные финансовые расходы для развертывания сетей NB-IoT "с нуля".
Тем не менее, стандарт NB-IoT продвигают как потенциально менее дорогой вариант, поскольку он не имеет необходимости в шлюзе, в отличие от других инфраструктур, где сеть шлюзов объединяет данные с передатчиков, которые затем отправляются на основной сервер (вот, кстати, простое объяснение функции шлюзов). В случае с NB-IoT, данные с датчиков отправляются непосредственно на главный сервер. По этой причине Huawei, Ericsson, Qualcomm и Vodafone активно изучают этот стандарт и прилагают усилия для коммерциализации именно NB-IoT.
EC-GSM (ранее - EC-EGPRS)
Аббревиатура EC обозначает Extended Coverage (расширенное покрытие). EC-GSM - это, оптимизированная по протоколу IoT, сеть GSM, беспроводной протокол, используемый 80% смартфонов по всему миру. Как следует из названия, сеть EC-GSM-IoT может быть развернута в существующих сетях GSM. Известно, что Ericsson, Intel и Orange еще в начале этого года успешно завершили полные испытания EC-GSM. Выяснилось, что EC-GSM не генерирует столько электромагнитных помех, как Cat-M или NB-IoT.
5G
В отличие от всех вышеперечисленных вариантов сотовой связи для IoT, стандарт 5G еще предстоит официально утвердить. Альянс мобильных сетей нового поколения (NGMN) настаивает на том, чтобы он был в 40 раз быстрее, чем 4G, поддерживая до 1 миллиона подключений на квадратный километр. 5G, скорее всего, позволит использовать высокоскоростную потоковую передачу видео Ultra-HD (4k), обеспечит работу систем автоматического управления автомобилями и приложений виртуальной / дополненной реальности VR/AR.
При таких масштабных возможностях нового стандарта, тем не менее, сейчас ведутся переговоры о поддержке устройств IoT в сетях 5G-IoT. Что из этого выйдет пока неясно, ведь 3GPP завершит разработку спецификаций еще только в 2019 году. А целевой год для коммерческого развертывания IoT-сетей - 2020-й, согласно графику NGMN.
Почему вас это касается?
Если вы являетесь оператором сотовой связи, то вам определенно в скором времени придется выбирать технологию для развертывания узкополосных сетей IoT.
Для остальных из нас важно понимать, что все эти разные технологические стандарты необязательно должны быть взаимоисключающими. В большей мере это распространяется на технологии LPWAN, такие как SigFox, LoRa, Weightless и Ingenu.
Что же касается IoT, то он охватывает самый широкий спектр приложений. Иногда вам нужна высокая пропускная способность, например, для видеонаблюдения в режиме реального времени. Для отслеживания, например, расходов воды и электроэнергии, пропускная способность данных мала, но при этом количество передач очень велико. Умные счетчики в обычных домах и многие подобные устройства на городских улицах требуют передачи небольших блоков информации всего один или два раза в день. Это означает, что ни одна технология (даже 5G) не может соответствовать конкретным потребностям для IoT-решений и устройств.
Разделение категорий в IoT, конечно - полный отстой, но оно существует, потому что сам спектр задач и возможностей в IoT - очень широк. А потому не стоит слушать уверения провайдеров, доказывающих превосходство одной технологии над другой.
Ответ на это всегда один: "все зависит от..."
Иван Ковалев
Источник