Мы находимся на подходе к 5G, к появлению единой cети, позволяющей подключить к ней практически все, что нас окружает. Технологии eMTC и NB-IoT ускоряют процесс перехода на глобальный стандарт 5G NR (New Radio), который откроет следующее поколение возможностей мобильного широкополосного соединения для смартфонов в 2019 году (прим. ред. ссылка ведет на блог компании Qualcomm на английском языке).

Первый релиз спецификаций 5G NR включает технологии улучшенного мобильного широкополосного доступа (eMBB) и ультра-надежной связи с минимальным временем задержки сигнала (URLLC), которые также можно рассматривать в сценариях использования IoT с высокой производительностью. Однако, он не нацелен на IoT с сетевой архитектурой малой сложности (который также можно назвать массовой межмашинной связью или mMTC).

Какую роль будет играть 5G в процессе развертывания массового IoT? Для ясности, термин «массовый Интернет вещей» относится к десяткам миллиардов устройств, предметов и машин, которые потребуют повсеместного сетевого подключения даже в самых отдаленных местах, например, датчики, находящиеся под землей. Для достижения таких масштабов (3GPP определяет как минимум 1 миллион устройств на 1 кв.км), мобильные сети должны более эффективно поддерживать простейшие устройства, которые не требуют постоянного соединения и, являясь ультра-энергоэффективными, способны работать от одной батареи более 10 лет. Звучит, как вызов? Но не нужно дожидаться реализации 5G для того, чтобы начать развертывание массового IoT уже сегодня!

В спецификациях тринадцатого релиза 3GPP уже представлен набор из двух взаимодополняющих технологий Narrowband LTE IoT: усовершенствованная межмашинная связь (eMTC) и Narrowband IoT. Обе оптимизированы для снижения сложности/мощности, более глубокого охвата и высокой плотности подключенных устройств, при этом органично сосуществуя с другими возможностями LTE, такими как обычный мобильный широкополосный доступ. Данные решения расширяют набор технологий LTE для поддержки еще большего числа сценариев использования IoT с низким энергопотреблением.

Действительно ли нам нужны и eMTC и NB-IoT для развертывания массового IoT? Ответ: да, взаимодополняющие технологии eMTC и NB-IoT разработаны для различных сценариев использования Интернета вещей.

eMTC может обеспечить пропускную способность до 1 Мбит/с, используя всего 1,4 МГц частотного спектра, и поддерживает необходимые функции, такие как VoLTE и полную мобильность для большего количества сценариев использования, в том числе для счетчиков, датчиков отслеживания и носимых устройств. NB-IoT, с другой стороны, приводит к крайнему упрощению сети для работы терпимых к задержкам приложений с низкой пропускной способностью, таких как счетчики и датчики. 

На конец июня 2017 года в мире запущено в коммерческую эксплуатацию 6 сетей с поддержкой NB-IoT и 2 сети LTE-M/Cat-M1. Планируется запуск или ведется тестирование еще 55 сетей NB-IoT и 16 сетей LTE-M/Cat-M1. Можно говорить об утроении числа операторов, которые намереваются внедрить эти технологии за прошедшее первое полугодие 2017 года.

NB-IoT обеспечивает скорость передачи данных всего в несколько десятков Кбит/с, используя 200 кГц частотного спектра, и как правило, отличается большей зоной покрытия (включая покрытие в помещениях). Кроме того, NB-IoT может быть развернут в рамках существующего частотного диапазона LTE, на защитной полосе частот двух операторов сетей LTE, или в автономном режиме, который предоставляет простой путь миграции на конверсированный спектр GSM (в сетях 2G/GPRS).

Помимо 13-ого релиза 3GPP, есть обширное портфолио LTE IoT-технологий, которые привнесут много дополнительных улучшений, удовлетворяющих требования развертывания массового Интернета вещей. 14-ый релиз даст новые возможности технологиям eMTC и NB-IoT, например, односотовую многоадресную передачу, что сделает возможным легкое и беспроводное обновление встроенного ПО, а также расширенные возможности устройств по отслеживанию геолокации. Кроме того, в 15-ом релизе 3GPP есть два актуальных рабочих элемента, которые будут способствовать усовершенствованию eMTC и NB-IoT, в том числе новые функции, такие как приемник сигнала для выхода из режима сна и поддержка TDD для NB-IoT.

Сегодня LTE IoT является началом развертывания массового IoT, и технологии eMTC и NB-IoT будут продолжать развиваться еще долгие годы — используя масштаб, долговечность и глобальный охват сетей LTE, а также обеспечивая переход с 2G. В итоге будет разработано решение для массового Интернета вещей на базе стандарта 5G NR. Некоторые будущие усовершенствованные структурные элементы включают неортогональный множественный доступ (NOMA), позволяющий передавать данные с использованием множественного доступа к распределению ресурсов (RSMA), при котором устройство отправляет данные, когда это необходимо, не спрашивая разрешения — и Mesh-сеть, которая расширяется благодаря возможностям взаимодействия между LTE-устройствами (device-to- device).

Еще одна увлекательная особенность - это экспансия в нелицензируемый спектр. Альянс MulteFire адаптирует LTE IoT для работы в нелицензируемом спектре, чтобы расширить пределы мобильного широкополосного доступа и высокопроизводительного IoT с поддержкой MulteFire 1.0. Это, в свою очередь, принесет новые возможности для частных сетей LTE и сделает возможным варианты широкомасштабного энергоэффективного применения (LPWA) с использованием технологии Narrowband LTE IoT.

Сегодня компания Qualcomm поставляет коммерческие многорежимные решения, которые поддерживают устройства eMTC категории Cat-М1, устройства NB-IoT категории Cat-NB1, и устройства E-GPRS. Qualcomm MDM9206 - это решение с конфигурацией Single-SKU, которое делает возможным глобальные развертывания с одной аппаратной, программной и радиочастотной платформой. Буквально несколько недель назад компания Qualcomm анонсировала совместные полевые испытания с Mobike и China Mobile — в рамках которых будут использованы все преимущества многорежимного LTE IoT решения.

Операторы мобильной связи по всему миру также начинают запуск коммерческих сетей LTE IoT с поддержкой устройств категорий Cat-M1 и Cat-NB1. 55 сетей в 37 странах испытывают, демонстрируют или планируют внедрение NB-IoT/Cat-NB1 (18 из них намереваются запустить поддержку еще до конца 2017 года). В целом, LTE IoT без сомнений ждет светлое будущее.

+ +