Є дуже багато технологій передачі даних в сфері Інтернету речей. У сьогоднішньому матеріалі ми розглянемо відмінності між Cat-0, Cat-1, LTE-M, NB-IoT, EC-GSM, 5G і з'ясуємо, яка мережа підходить для тих чи інших IoT-систем.
Очікується, що 5G стане ключовим фактором нової хвилі розвитку систем IoT: збільшення числа девайсів і поліпшення архітектури платформ. Ми очікуємо, що це може означати автоматизацію управління життєвим циклом систем, поділ мереж, поява програмно конфігурується мережі, популяризацію хмарних програмних рішень. В Qualcomm відзначили, що 5G є більше ніж просто електромережею. Технологія породить товарів і сервісів оціночною вартістю 12 трильйонів доларів. Крім 5G, в цій статті розглянуті і інші варіанти передачі даних між пристроями, які актуальні на сьогоднішній день.
Сьогодні стрімко переходять на 5G тільки смартфони: пристрої IoT тільки видніються на горизонті. 5G має безліч абревіатур і варіантів, які тільки заплутують: користувачі не можуть зрозуміти, як все розробки вплинуть на галузь Інтернету речей. Якщо аналізувати, наприклад, NB-IoT і LTE-M, то все набагато простіше. У таблиці нижче наведені популярні технології та їх специфікації.
За всіма абревіатурами стоїть група 3GPP, яка була також відповідальна за 3G і 4G. Якщо судити за назвами різних технологій, 4G швидше на 3G, а 5G, відповідно, за 4G. Але як бути з такими рішеннями, як Cat-1 або EC-GSM? За їх назвою складно що-небудь сказати.
Старт технологій передачі даних для IoT
Пристрої Інтернету речей спочатку задовольнялися низькою пропускною здатністю, але вимагали широке покриття. Як підсумок, були створені мережі LP-WAN (low-power, wide-area networks): SigFox, LoRa і Weightless.
Нові рішення на базі 4G і LTE споживають занадто багато енергії, тому не підходять в стандартних модифікаціях для IoT-рішень (лічильників, датчиків і т. Д.).
Cat-1
На даний момент це єдиний повністю доступний варіант стільникового Інтернету речей, який дозволяє підключати девайси до існуючої мережі LTE. Продуктивність поступається мереж 3G, але зате технологія підходить для IoT-систем, що вимагають передачу даних або голосу. Мережа вже стандартизована і вельми проста, тому може використовуватися повсюдно. Згідно з прогнозами фахівців, коли настане захід 3G і 4G-мереж, Cat-1 (і Cat-M1) буде успішно існувати.
Cat-0
Щоб IoT-системи, що базуються на LTE, успішно розвивалися, вони повинні мати наступні характеристики:
- споживати мало енергії;
- мати низьку вартість;
- підтримувати якомога більшу кількість девайсів;
- володіти хорошим проникненням сигналу через стіни, наприклад (бути далекобійними).
Cat-0 - це про низьку вартість, так як в обладнанні немає функцій, що вимагають великої швидкості передачі даних, як у випадку з пристроями Cat-1. Якщо Cat-1 покликаний замінити 3G, то Cat-0 є протоколом, прийшли на зміну 2G.
Cat-M1 / Cat-M / LTE-M
Cat-M (офіційно відомий як LTE Cat-M1) часто розглядається як друге покоління чіпів LTE, створених для IoT-додатків. Основу технології, яка характеризується низькою вартістю і енергоспоживанням, заклала розробка Cat-0.
У Cat-M може використовуватися ширина смуги тільки 1,4 МГц, тоді як в Cat-0 смуга могла становити 20 МГц. Технологія створена виключно для LPWAN-мереж, де кількість переданих даних вкрай мало.
Головна перевага Cat-M полягає в сумісності з LTE-мережами. Це означає, що операторам не потрібно витрачати гроші на установку обладнання: досить лише оновити програмне забезпечення.
NB-IoT / Cat-M2
NB-IoT має багато спільного з Cat-M. Принципова відмінність полягає в тому, що перша технологія використовує DSSS-модуляцію замість LTE-радіостанцій. Таким чином, NB-IoT не претендує на діапазони LTE, що означає для операторів вищі витрати на початкових етапах запуску мережі.
Сьогодні технологія NB-IoT розрекламована як найкращий варіант по співвідношенню можливостей та вартості розгортання, оскільки для мережі не потрібен мережевий шлюз. Інші варіанти інфраструктури вимагають наявність шлюзів для збору даних з пристроїв і потім напрямки їх до головного сервера. У мережі NB-IoT дані відразу направляються до головного комп'ютера без «посередників». Це пояснює, чому передові оператори світу і в тому числі українські віддають перевагу саме цій технології.
Згідно з прогнозами Sierra Wireless, майбутнє за двома IoT-мережами: NB-IoT і LTE-M.
EC-GSM
EC-GSM являє собою оптимізовану для IoT мережу GSM, яка характеризується широким покриттям і підтримкою 80% мобільних пристроїв на світовому ринку.
Як можна зрозуміти з назви, EC-GSM розгортається на існуючій мережі GSM. Вона має величезну перевагу з точки зору практичності та мобільності, оскільки вимагає лише простого програмного забезпечення.
Технологія є основною в малорозвинених регіонах, наприклад, в африканських або малазійських, так як там 2G-мережу залишається основною. На початку 2020 року випробування EC-GSM завершили такі компанії, як Ericsson, Intel і Orange. Однак все-таки мережа EC-GSM не настільки перспективна, як Cat-M або NB-IoT.
5G
Якщо з вищенаведеними технологіями все зрозуміло, то 5G-стандартні були ще офіційно визначені для IoT. Якщо вірити Generation Mobile Networks Alliance (NGMN), мережа на основі 5G буде в 40 разів швидше 4G і зможе обслуговувати близько одного мільйона пристроїв на квадратний кілометр.
Технологія 5G буде актуальна в тих сферах Інтернету речей, де потрібно передавати 4К-відео в реальному часі (системи відеоспостереження), управляти безпілотними автомобілями, а також працювати з VR / AR додатками.
Вибір мережі має значення
Провайдери змушені вибирати тільки одну мережу з перерахованих вище для розгортання. Щоб це зробити, потрібно оцінити перспективність кожного варіанта. Іншим же учасникам ринку досить розуміння того, що перераховані технології не завжди є взаємовиключними. Для різних цілей можуть вимагатися абсолютно різні варіанти.
На ринку існує безліч IoT-систем, які виставляють різні вимоги до мережі. В одних випадках може знадобитися висока швидкість передачі даних, а в інших - максимальне покриття для забезпечення вільного переміщення по місцевості. Тільки сам користувач може відповісти на питання, яка мережу йому підходить.
