NB-IoT – tehnologia pentru soluții de business

La etapa apariției conceptului de IoT (Internetul lucrurilor) a apărut o problemă legată de comunicarea între dispozitive și anume a comunicării fără fir. Într-adevăr, conceptul de Internet al lucrurilor implică o legătură între miliarde de dispozitive și este pur și simplu imposibilă conectarea acestora prin fire. Acestei probleme i-a fost acordată la fel de multă atenție precum însăși elaborării dispozitivelor. Pentru aceasta a fost necesară soluționarea unui număr mare de probleme, atât hardware cât și software. Metodele tradiționale utilizate pentru Internetul obișnuit, nu se potrivesc, deoarece Internetul lucrurilor are propriile caracteristici și particularități. Cele mai importante sunt:

Aceste condiții implică cerințe speciale pentru toate elementele infrastructurii de comunicații IoT. Pentru asigurarea unui consum redus de energie al dispozitivului, este necesară implementarea a „sleep mode”, în care dispozitivul consumă o cantitate minimă de energie. În plus, este necesară asigurarea transferul de informații cu cheltuieli minime, adică dimensiunea pachetului de informații trebuie să fie minimă, astfel încât dispozitivul să fie în modul de transfer pentru un timp minim și să nu consume energie. De asemenea, aceasta rezolvă a doua problemă – numărul de dispozitive conectate la un singur gateway. Deoarece comunicarea are loc printr-un canal radio într-un interval de frecvență îngust, acest canal este utilizat de mii de dispozitive. Este evident, că în cazul în care dispozitivile vor transmite informația simultan, semnalele lor vor interfera unul cu altul. Cu cât pachetul de date este mai mic, cu atît mai scurt constituie intervalul de timp în care dispozitivul transmite date, respectiv cu atât mai rapid va fi capabil să elibereze canalul și, în consecință, mai multe dispozitive pot fi deservite de un singur gateway.

Pentru a rezolva cea de-a treia problemă – asigurarea unei acoperiri cât mai mari posibile, este necesară emiterea unui semnal puternic în condițiile unui fundal electromagnetic poluat.

Entuziaștii și companiile comerciale au elaborat multiple protocoale și tehnologii care rezolvau aceste probleme într-un mod sau altul. Unele, de exemplu, LoRa, au găsit o aplicare largă și au fost brevetate. LoRa a combinat metoda de modulare în rețelele fără fir și protocolul deschis LoRaWAN. Multiple rețele private și publice de diferite nivele de calitate a serviciilor au fost implementate în baza acestei tehnologii. Tehnologia LoRa are câteva avantaje principale:

Datorită acestor proprietăți, rețelele LoRa au primit o răspîndire largă, iar o mare varietate de echipamente ce susțin tehnologia dată au fost elaborate și lansate pe piață.

NB-IoT, la fel ca și LoRa, fac parte din familia tehnologiilor LPWA (Low Power – consum redus de energie, Wide Area – acoperire teritorială largă), care a fost creată pentru a face schimb de informații între dispozitive la distanțe mari.

În timp ce tehnologia Internet of Things era doar la etapa de concept iar beneficiul comercial al utilizării acesteia nu era evident, operatorii de telefonie mobilă nu se grăbeau să investească în extinderea portofoliului de servicii oferite pentru comunicarea cu dispozitivele IoT. Totuși, aceștia au urmărit atent evoluția tehnologiei. Imediat ce a devenit clar că Internetul obiectelor este în creștere, în curs de dezvoltare și, fără îndoială, va acapara o piață imensă, operatorii mari de telefonie mobilă au început să efectueze cercetări în dezvoltarea acestui segment. Evident, astfel de companiile implicate în tehnologiile de comunicații cu o experiență de zeci de ani, pot dezvolta și implementa un serviciu pentru comunicarea între dispozitivele IoT cât mai rapid și mai eficient posibil. Pentru aceasta, companiile dispun de toate resursele necesare: experiență, tehnologii, specialiști și, desigur, bani.

În 2014, compania britanică Neil, care a lucrat la aplicații IoT, a fost achiziționată de Huawei și a început să colaboreze cu Ericsson pentru a promova standardul NB-IoT. Standardele pentru tehnologia NB-IoT sunt dezvoltate de consorțiul 3GPP.

NB-IoT a fost standardizat în 2016.

Multiple companii de frunte din lume dezvoltă, implementează și utilizează această tehnologie: Vodafone, Ericsson, Huawei, Orange, Qualcomm, Cisco, Nokia, precum și cei mai mari operatori de telefonie mobilă din Rusia. Această listă este în continuă creștere.

Tehnologia LoRa utilizează următoarea gamă de frecvențe gratuite:

Pentru a utiliza această frecvență, nu este necesară oținerea unei licențe, iar orice organizație sau persoană fizică o poate utiliza.

Spre deosebire de LoRa, NB-IoT operează într-o bandă de frecvență licențiată dedicată comunicațiilor mobile. Avantajul acestui standart constă în faptul că transmiterea oricăror semnale radio în afară de semnalul unui operator de telefonie mobilă este interzisă în acest interval de frecvență. Acest lucru evită interferențele și îmbunătățește recepția. Mai mult ca atît, aceasta facilitează procesul de instalare a rețelei NB-IoT pentru un operator de telefonie mobilă, deoarece acesta nu necesită achiziționarea unui echipament suplimentar, ci doar efectuarea unei actualizări software ale echipamentului.

Furnizorul rețelei NB-IoT poate alege una dintre cele 3 modalități de a aloca frecvențe.

După cum vedem, fiecare operator de telefonie mobilă poate implementa rețeaua NB-IoT în domeniul său de frecvențe, pur și simplu prin actualizarea software-ului echipamentului său.

Dacă, în urmă cu 10 ani conceptul în care lucrurile ce ne înconjoară vor deveni „inteligente”, vor fi capabile să reacționeze la evenimente și, astfel, vor face viața noastră mai bună, mai confortabilă și mai sigură, eliberându-ne de treburile de rutină, aparținea literaturii science-fiction, în prezent acest concept devine realitate. Asemănător omenirii care a trecut de la utilizarea cărbunelui, la petrol, și acum se îndreaptă către surse regenerabile de energie, actual, din ce în ce mai mai mult suntem înconjurați de dispozitive inteligente.

La sfârșitul anului 2018, capacitatea de piață a IoT a fost estimată de experții firmei IDC la o sumă de 646 miliarde de dolari. Experții previzionează că, în 2019, costurile aferente industriei IoT vor fi majorate cu 15,4% și vor atinge un nivel de 745 de miliarde de dolari. În viitor, acest indicator va crește intensiv și va depăși nivelul de un 1 trilion de dolari în 2022. Volumul de date generate de dispozitivele IoT până în 2020 ar putea ajunge la 50 de miliarde de gigabaiți.

Operatorii de telefonie mobilă conștientizează bine toate perspectivele întrării pe piața IoT. Imaginați-vă un computer modern, fără posibilitatea accesului la rețea. Cine are nevoie de acest computer? Nimeni! Acest lucru constituie un anacronism. A pierde șansa de a profita de toate avantajele oferite de tehnologia IoT atât pentru consumatori, cât și pentru companiile care furnizează servicii de comunicații este, de fapt, eliminarea identității sale din viitor și ignorarea tuturor perspectivelor. Cei care nu vor participa în competiție intenționat, își vor merita soarta. Nimeni nu v-a avea nevoie de ei.

Din această cauză companiile de telefonie mobilă integrează tehnologia NB-IoT pretutindeni. Dezvoltarea acestei nișe de piață, pentru aceștia constituie nu doar o oportunitate de a extinde afacerea, ci și o modalitate de a rămîne în competiție.

Companiile care au decis să înceapă o afacere folosind tehnologia IoT, cu siguranță se vor confrunta cu asigurarea comunicării între dispozitivele acestora. De calitatea acestor conexiuni va depinde calitatea serviciilor furnizate de aceste companii, respectiv, afacerea lor. Prin urmare, alegerea tehnologiei de comunicare necesită o abordare serioasă.

Sarcini diferite necesită tehnologii diferite. Pentru afaceri solide cu un grad înalt de profesionalism, tehnologia NB-IoT este cea mai potrivită.

Clientul obține acces la serviciu (cartela SIM sau cont) și după câteva minute poate începe utilizarea acestuia. De asemenea, dispozitivul său va fi disponibil în întreaga zonă de acoperire, furnizată de operator.

Datorită faptului că traficul dispozitivului este minim și standartul protocolului permite conectarea a maxim 1000 de dispozitive la o stație de bază, operatorii de telecomunicații oferă rate unice scăzute pentru conectarea dispozitivelor NB-IoT. Costul mediu de întreținere a unui controler este de 2 Euro pe an.

Rețeaua NB-IoT asigură conexiuni cu o viteză de până la 100-140 Kbps, ceea ce este mai mult decât suficient pentru soluțiile IoT.

La elaborarea tehnologiei NB-IoT, s-a acordat o atenție deosebită acestei probleme și au fost dezvoltate și elaborate regimuri de economisire a energiei, în care dispozitivul iese din modul ”sleep” pentru o perioadă scurtă de timp, transmite un mesaj scurt și apoi revine în modul ”sleep”. Datorită acestui fapt, a fost posibilă obținerea unei durate de viață record a bateriei – aproximativ 10 ani.

Pentru unele soluții IoT, întârzierile minime la fiecare etapă de comunicare între dispozitive sunt critice, mai ales atunci când se folosește echipament care funcționează în timp real. Tehnologia NB-IoT oferă cea mai bună performanță comparativ cu cele ale concurenților.

Datorită faptului că nivelul semnalului NB-IoT este cu 10db mai mare decât, de exemplu, al LoRa, semnalul NB-IoT are o putere mai bună de penetrare și permite recepționarea datelor sau controlul echipamentelor  situate în locuri greu accesibile (subsoluri, dulapuri metalice, etc).

NB-IoT a fost dezvoltată de organizații care au lucrat mult timp în industria telecomunicațiilor și au o experiență extraordinară în acest domeniu. Pentru elaborarea și perfecționarea tehnologiei NB-IoT, au fost aplicate cele mai bune practici în domeniul rețelelor și al transferului de date. În plus, organizațiile respective au echipamente și experiență pentru a proteja în mod fiabil datele atât împotriva unor defecțiuni tehnice accidentale, cât și protecția datelor împotriva unor atacuri cibernetice. Dezvoltarea rețelelor de acest tip este realizată de organizații pentru care comunicarea este afacerea lor pe termen lung și își pot permite investiții semnificative în aceasta. Astfel de organizații pot oferi servicii de calitate în care putem avea încredere.

Clientul primește o gamă largă de servicii pentru a-și conecta dispozitivele și nu are nevoie să se ocupe de selecția, achiziționarea, instalarea, configurarea, repararea și înlocuirea echipamentelor. Nu trebuie să vă faceți griji cu privire la integritatea și protecția datelor pe servere. Clientul primește acces garantat și securizat la dispozitivele sale, reducând în mod semnificativ riscul de pierdere a datelor sau hacking de dispozitive, delegînd aceste probleme profesioniștilor.

În plus, este rațională adresarea la serviciile operatorului de telefonie mobilă NB-IoT, pentru a conecta un număr mic de dispozitive, în cazul în care crearea unei infrastructuri de rețea proprie nu ar fi rentabilă.

Luând în considerare toți acești factori, se poate spune cu încredere că cererea pentru serviciul NB-IoT va crește, ceea ce va stimula în continuare dezvoltarea și ieftinirea produselor în viitor.

Precum multiple alte tehnologii moderne, Internetul Lucrurilor și-a început dezvoltarea ca o tehnologie pentru entuziaști și StartUp-uri, iar acum milioane de corporații construiesc o afacere bazată pe aceasta. IoT ne schimbă deja viețile. Fără îndoială, tehnologia NB-IoT va deveni o parte integrantă a acesteia. Există tot mai multe dispozitive inteligente în jurul nostru și precum astăzi nu ne putem imagina viața noastră fără electricitate, mașini, comunicații mobile și alte realizări ale progresului științific, tot așa nu ne vom putea imagina viața în viitorul apropiat fără dispozitive inteligente, care ne ajută să rezolvăm problemele zilnice de rutină și să economisim cea mai valoroasă resursă pentru noi – timpul. Acesta este progresul!