NB IoT
NB IoT (англ. Narrow Band Internet of Things) — стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объёмами обмена данными. Разработан консорциумом 3GPP в рамках создания стандартов сотовых сетей нового поколения (LTE Advanced). Первая рабочая версия спецификации была представлена в июне 2016 года.
Технология
NB IoT предназначен для подключения к цифровым сетям связи широкого спектра автономных устройств[1], таких как медицинские датчики, счетчики потребления ресурсов, устройства умного дома и другие. В бытовом контексте подобные системы связи называют интернет вещей. NB IoT является одним из трёх стандартов IoT, разработанных 3GPP для сотовых сетей связи: eMTC (англ. enhanced Machine-Type Communication), NB IoT и EC-GSM-IoT[2]. eMTC обеспечивает наибольшую пропускную способность и разворачивается на оборудовании LTE. NB IoT может быть развернут как на оборудовании сотовых сетей LTE, так и автономно, в том числе поверх GSM. EC-GSM-IoT обеспечивает минимальную пропускную способность и работает поверх GSM-сетей.
К преимуществам NB IoT[3] относятся:
- гибкое управление энергопотреблением устройств (вплоть до 10 лет работы в сети от батареи ёмкостью 5 Вт⋅ч)
- высокая ёмкость сети (десятки и сотни тысяч устройств на одну базовую станцию)
- низкая стоимость абонентских устройств
- оптимизированные схемы модуляции для повышения чувствительности приёма
| Обзор решений[4] | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| LTE Cat 1 | LTE Cat 0 | LTE Cat M1 (eMTC) | LTE Cat NB1 (NB IoT) | EC-GSM-IoT | |
| 3GPP Release | Release 8 | Release 12 | Release 13 | Release 13 | Release 13 |
| Пиковая скорость приёма (Downlink Peak Rate) | 10 Мбит/с | 1 Мбит/с | 1 Мбит/с | 250 кбит/с | 474 кбит/с (EDGE) 2 Мбит/с (EGPRS2B) |
| Пиковая скорость передачи (Uplink Peak Rate) | 5 Мбит/с | 1 Мбит/с | 1 Мбит/с | 250 кбит/с (многотоновый режим) 20 кбит/с (однотоновый режим) |
474 кбит/с (EDGE) 2 Мбит/с (EGPRS2B) |
| Задержка (Latency) | 50-100 мс | не используется | 10-15 мс | 1,6-10 с | 700 мс — 2 с |
| Количество антенн | 2 | 1 | 1 | 1 | 1-2 |
| Дуплексный режим (Duplex Mode) | Полный дуплекс | Полный или полудуплекс | Полный или полудуплекс | Полудуплекс | Полудуплекс |
| Пропускная способность ресивера | 1,4—20 МГц | 1,4—20 МГц | 1,4 МГц | 180 кГц | 200 кГц |
| Число приемных трактов (Receiver Chains) | 2 (MIMO) | 1 (SISO) | 1 (SISO) | 1 (SISO) | 1-2 |
| Передающая мощность устройства | 23 дБм | 23 дБм | 20 / 23 дБм | 20 / 23 дБм | 23 / 33 дБм |
Ожидается существенное распространение устройств интернет вещей с возможностью мобильной связи. В связи с этим критически важными становятся вопросы себестоимости и затрат на обслуживание. Одним из путей оптимизации расходов является отказ от физической SIM-карты. Для этого консорциум GSMA в 2016 году принял спецификацию embedded SIM (eSIM) / Remote SIM Provisioning, согласно которой функциональность SIM интегрируется непосредственно в электронику модема, а процессы выдачи и управления осуществляются дистанционно.
Внедрение
Первые тестовые сети NB IoT были развёрнуты в 2015 году в Европе компанией Vodafone. Микросхемы были изготовлены компанией Huawei, а модемы — фирмой u-Blox. Vodafone планирует начать коммерческую эксплуатацию технологии в 2017 году.
В декабре 2017 года ГКРЧ приняла решение о выделении частот для систем NB IoT[5][6]. Разрешено использовать полосы радиочастот 453–457,4 МГц и 463–467,4 МГц, 791–820 МГц, 832–862 МГц, 880–890 МГц, 890–915 МГц, 925–935 МГц, 935–960 МГц, 1710–1785 МГц, 1805–1880 МГц, 1920–1980 МГц, 2110–2170 МГц, 2500–2570 МГц и 2620–2690 МГц. С 2020 года ПАО «МТС» обеспечивает NB IoT-связь для российских антарктических станций Беллинсгаузен и Прогресс, используемую для передачи данных с устройств ААНИИ[7].
Летом 2016 года компания МТС объявила о контракте на развёртывание сетей EC-GSM-IoT[8]. К осени 2018 года на базе NB IoT МТС построила сеть стандарта LTE в 20 городах России и заявила о планах обеспечить полное покрытие во всех городах-миллионниках до конца года[9][10].
В 2019 году на базе технологии SCEF, позволяющей интегрировать любые устройства в IoT через единый интерфейс, МТС запустила NB IoT-сеть. SCEF работает с универсальным идентификатором устройства External ID, который может быть привязан к SIM-карте с несколькими устройствами[11].
В 2020 году МТС первой в России внедрила eSIM для IoT и M2M-устройств[12].
В марте 2017 года МегаФон объявил о готовности внедрить NB IoT в России и 9 марта продемонстрировал рабочий участок тестовой сети[13]. На осень 2018 года работа NB IoT отмечена в Москве, Петербурге и ряде других городов[9].
В мае 2019 года МегаФон запустил сеть NB IoT в Новосибирске, Красноярске, Омске и Томске — около 500 базовых станций обеспечивают 90% покрытие мегаполисов[14].
В 2018 году Билайн запустил NB IoT в тестовом режиме на некоторых базовых станциях Москвы и Новосибирска[15][16].
В сентябре 2018 года Билайн и компания «Эльстер Метроника» запустили пилот облачной системы учёта электроэнергии на базе NB IoT[17]. В ноябре того же года оператор первым в РФ запустил гибридную IoT-сеть с поддержкой NB IoT и LTE Cat-M[18].
В июне 2019 Билайн запустил сплошное покрытие NB IoT в Москве в диапазоне Band 3 (1800 МГц) в партнёрстве с ДИТ Москвы[19].
В ноябре 2019 провели первые тесты Non-IP Data Delivery (NIDD) на базе NB IoT и сетевого элемента SCEF[20].
В октябре 2017 года А1 первой в Белоруссии получила разрешение на запуск NB IoT в диапазоне 900 МГц[21]. Уже в декабре 2017 А1 запустила NB IoT в Минске[22]. К маю 2018 NB IoT охватывал все областные центры страны[23].
С декабря 2019 по апрель 2020 в Брестской области на 84 объектах внедрены контроллеры для сбора данных по NB IoT[24].
В 2020 году внедрён ряд решений — «А1 Умный дом», инклинометры для мониторинга мостов, проекты повышения безопасности электроустановок, системы учёта энергоресурсов[25].
В 2018 году МТС получила разрешение на коммерческое внедрение NB IoT в диапазоне 900 МГц[26].
В 2019 году начаты тесты «умных» контейнеров для мусора, продажи SIM-чипов для M2M/IoT, запуск тарифов для NB IoT и пилотных проектов «умных» счётчиков газа[27]. В ноябре 2020 запущен проект «умный» ошейник для дистанционного мониторинга состояния животных[28].