Имеется весьма много технологий передачи данных в сфере Интернета вещей. В сегодняшнем материале мы рассмотрим отличия между Cat-0, Cat-1, LTE-M, NB-IoT, EC-GSM, 5G и выясним, какая сеть подходит для тех или иных IoT-систем.
Ожидается, что 5G станет ключевым фактором новой волны развития систем IoT: увеличения числа девайсов и улучшения архитектуры платформ. Мы ожидаем, что это может означать автоматизацию управления жизненным циклом систем, разделение сетей, появление программно конфигурируемой сети, популяризацию облачных программных решений. В Qualcomm отметили, что 5G является больше чем просто электросетью. Технология породит товаров и сервисов оценочной стоимостью 12 триллионов долларов. Помимо 5G, в этой статье рассмотрены и другие варианты передачи данных между устройствами, которые актуальны на сегодняшний день.
Сегодня стремительно переходят на 5G только смартфоны: устройства IoT только виднеются на горизонте. 5G имеет множество аббревиатур и вариантов, которые только запутывают: пользователи не могут понять, как все разработки повлияют на отрасль Интернета вещей. Если анализировать, к примеру, NB-IoT и LTE-M, то всё гораздо проще. В таблице ниже приведены популярные технологии и их спецификации.
За всеми аббревиатурами стоит группа 3GPP, которая была также ответственна за 3G и 4G. Если судить по названиям разных технологий, 4G быстрее на 3G, а 5G, соответственно, за 4G. Но как быть с такими решениями, как Cat-1 или EC-GSM? По их названию сложно что-либо сказать.
Старт технологий передачи данных для IoT
Устройства Интернета вещей изначально довольствовались низкой пропускной способностью, но требовали широкое покрытие. Как итог, были созданы сети LP-WAN (low-power, wide-area networks): SigFox, LoRa и Weightless.
Новые решения на базе 4G и LTE потребляют слишком много энергии, поэтому не подходят в стандартных модификациях для IoT-решений (счетчиков, датчиков и т. д.).
Cat-1
На данный момент это единственный полностью доступный вариант сотового Интернета вещей, который позволяет подключать девайсы к существующей сети LTE. Производительность уступает сетям 3G, но зато технология подходит для IoT-систем, требующих передачу данных или голоса. Сеть уже стандартизирована и весьма проста, поэтому может использоваться повсеместно. Согласно прогнозам специалистов, когда наступит закат 3G и 4G-сетей, Cat-1 (и Cat-M1) будет успешно существовать.
Cat-0
Чтобы IoT-системы, базирующиеся на LTE, успешно развивались, они должны обладать следующими характеристиками:
- потреблять мало энергии;
- иметь низкую стоимость;
- поддерживать как можно большее количество девайсов;
- обладать хорошим проникновением сигнала через стены, к примеру (быть дальнобойными).
Cat-0 – это про низкую стоимость, так как в оборудовании не имеется функций, требующих большой скорости передачи данных, как в случае с устройствами Cat-1. Если Cat-1 призван заменить 3G, то Cat-0 является протоколом, пришедшим на смену 2G.
Cat-M1/Cat-M/LTE-M
Cat-M (официально известен как LTE Cat-M1) часто рассматривается как второе поколение чипов LTE, созданных для IoT-приложений. Основу технологии, характеризующейся низкой стоимостью и энергопотреблением, заложила разработка Cat-0.
В Cat-M может использоваться ширина полосы только 1,4 МГц, тогда как в Cat-0 полоса могла составлять 20 МГц. Технология создана исключительно для LPWAN-сетей, где количество передаваемых данных крайне мало.
Главное преимущество Cat-M заключается в совместимости с LTE-сетями. Это означает, что операторам не нужно тратить деньги на установку оборудования: достаточно только обновить программное обеспечение.
NB-IoT/Cat-M2
NB-IoT имеет много общего с Cat-M. Принципиальное отличие заключается в том, что первая технология использует DSSS-модуляцию вместо LTE-радиостанций. Таким образом, NB-IoT не претендует на диапазоны LTE, что означает для операторов более высокие расходы на начальных этапах запуска сети.
Сегодня технология NB-IoT разрекламирована как самый лучший вариант по соотношению возможностей и стоимости развертывания, поскольку для сети не нужен сетевой шлюз. Другие варианты инфраструктуры требуют наличие шлюзов для сбора данных с устройств и затем направления их к главному серверу. В сети NB-IoT данные сразу направляются к главному компьютеру без «посредников». Это объясняет, почему передовые операторы мира и в том числе украинские отдают предпочтение именно данной технологии.
Согласно прогнозам Sierra Wireless, будущее за двумя IoT-сетями: NB-IoT и LTE-M.
EC-GSM
EC-GSM представляет собой оптимизированную для IoT сеть GSM, которая характеризуется широким покрытием и поддержкой 80% мобильных устройств на мировом рынке.
Как можно понять из названия, EC-GSM развертывается на существующей сети GSM. Она имеет огромное преимущество с точки зрения практичности и мобильности, поскольку требует лишь простого программного обеспечения.
Технология является основной в малоразвитых регионах, например, в африканских или малазийских, так как там 2G-сеть остается основной. В начале 2020 года испытания EC-GSM завершили такие компании, как Ericsson, Intel и Orange. Однако всё-таки сеть EC-GSM не столь перспективна, как Cat-M или NB-IoT.
5G
Если с вышеприведенными технологиями всё понятно, то 5G-стандартны не были еще официально определены для IoT. Если верить Generation Mobile Networks Alliance (NGMN), сеть на основе 5G будет в 40 раз быстрее 4G и сможет обслуживать около одного миллиона устройств на квадратный километр.
Технология 5G будет актуальна в тех сферах Интернета вещей, где нужно передавать 4К-видео в реальном времени (системы видеонаблюдения), управлять беспилотными автомобилями, а также работать с VR/AR приложениями.
Выбор сети имеет значение
Провайдеры вынуждены выбирать только одну сеть из перечисленных выше для развертывания. Чтобы это сделать, нужно оценить перспективность каждого варианта. Остальным же участникам рынка достаточно понимания того, что перечисленные технологии не всегда являются взаимоисключающими. Для разных целей могут требоваться совершенно разные варианты.
На рынке существует множество IoT-систем, которые выставляют разные требования к сети. В одних случаях может потребоваться высокая скорость передачи данных, а в других – максимальное покрытие для обеспечения свободного перемещения по местности. Только сам пользователь может ответить на вопрос, какая сеть ему подходит.
