De ce obiectele inteligente au nevoie de Internetul lor.

Încă de la apariția ideii de IoT (Internetul lucrurilor) a existat o problemă de comunicare între dispozitive și anume a comunicării fără fir. Într-adevăr, conceptul de Internetul lucrurilor implică o legătură între miliarde de dispozitive și este pur și simplu de neconceput să le conectăm cu fire. Acestei probleme nu i-a fost acordată mai puțină atenție decât însăși pentru dezvoltarea dispozitivelor. Pentru aceasta a fost necesară soluționarea multor probleme, atât hardware cât și software. Metodele tradiționale utilizate pentru Internetul obișnuit, nu se potrivesc, deoarece Internetul obiectelor are propriile caracteristici și particularități. Cele mai importante sunt:
  • cerințe înalte de economisire a energiei, deoarece dispozitivele trebuie să poată funcționa ani de zile pe baza bateriei;
  • un număr mare de dispozitive întreținute de un singur gateway;
  • asigurarea unei zone maxime de acoperire cu un singur gateway.
Aceste condiții necesită cerințe speciale pentru toate elementele infrastructurii de comunicații IoT. Pentru a asigura un consum redus de energie al dispozitivului, este necesar să se admită posibilitatea unui mod ”sleep” în care dispozitivul consumă o cantitate minimă de energie. În plus, este necesar să se asigure transferul de informații cu cheltuieli minime, adică dimensiunea pachetului de informații trebuie să fie minimă, astfel încât dispozitivul să fie în mod de transfer pentru timp minim și să nu consume energie. De asemenea, asta 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 clar că, dacă transmit simultan, semnalele lor vor interfera unul cu altul. Și cu cât lungimea pachetului este mai scurtă, cu cât este mai scurt timpul în care dispozitivul va fi în proces de transmitere, 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 mare posibilă, este necesar să admitem posibilitatea de a aloca un semnal util pe fundalul zgomotos al canalului.
Entuziaștii și companiile comerciale au dezvoltat multe protocoale și tehnologii pentru a rezolva aceste probleme într-un fel 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. Multe rețele private și publice de diferite nivele de calitate a serviciilor au fost implementate la baza sa. Tehnologia LoRa are câteva avantaje principale:
  • costul scăzut al echipamentelor;
  • ușor de configurat și utilizat;
  • o gamă bună de recepție și transmisie, datorită unui algoritm care permite să selectați un semnal radio mai slab decât nivelul de zgomot de 10db;
  • capacitatea de a lucra pe o bandă de frecvență neautorizată, pentru a implementa o rețea de LoRa nu este necesară obținerea unei licențe de la autoritățile de reglementare.
Datorită acestor proprietăți, rețelele LoRa au cîștigat o largă răspîndire și o mare varietate de echipamente care susțin această tehnologie au fost dezvoltate și lansate pe piață.

Lansarea tehnologiei NB-IoT.

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 nivel de idee și beneficiul comercial al utilizării acestora nu era evident, jucătorii mari din industria mobilă nu se grăbeau să investească în extinderea gamei de servicii oferite prin comunicarea cu dispozitivele IoT. Totuși, ei au urmărit îndeaproape evoluția tehnologiei. Imediat ce a devenit clar că Internetul obiectelor este în creștere, în curs de dezvoltare și, fără îndoială, va acoperi o piață imensă, operatorii mari de telefonie mobilă au început să efectueze cercetări în dezvoltarea acestui segment. Până la urmă, astfel de companii care sunt implicate în tehnologia de comunicații de zeci de ani pot dezvolta și implementa un serviciu de comunicare între dispozitivele IoT cât mai repede și mai eficient posibil. Pentru aceasta, au toate resursele: experiență, tehnologie, specialiști și, desigur, bani.
În 2014, compania britanică Neil, care a lucrat la aplicații IoT, a fost achiziționată de Huawei și a început să lucreze 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.
Multe companii importante din lume dezvoltă, implementează și utilizează această tehnologie: Vodafone, Ericsson, Huawei, Orange, Qualcomm, Cisco, Nokia, precum și cele mai mari operatori de telefonie mobilă din Rusia. Și această listă este în continuă creștere.

NB-IoT și LoRa: care este diferența?

Tehnologia LoRa utilizează următoarea gamă de frecvențe gratuite:
  • 863 – 870MHz, 433MHz – Uniunea Europeană;
  • 902 – 928MHz – Statele Unite ale Americii;
  • 779 – 787MHz – Republica Populară Chineză.
Pentru a funcționa la această frecvență, nu este necesară o licență și orice organizație sau persoană fizică o poate folosi.
Spre deosebire de LoRa, NB-IoT operează într-o bandă de frecvență licențiată dedicată comunicațiilor mobile. Avantajul acestei abordări este că transmisia 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.
Furnizorul de rețea 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.
Prin asta se simplifică procesul de implementare a rețelei NB-IoT pentru un operator de telefonie mobilă, deoarece nu necesită achiziționarea de echipamente suplimentare, ci doar să actualizeze software-ul.

De ce operatorii de telefonie mobilă au nevoie de NB-IoT?

«If your business is not on the internet, then your business will be out of business.»
Bill Gates
Dacă în urmă cu 10 ani ideea că lucrurile care ne înconjoară vor deveni „inteligente”, vor fi capabile să reacționeze la evenimente și, astfel, să ne facă viața mai bună, mai confortabilă și mai sigură, eliberându-ne de treburile de rutină, a fost ceva la nivel de ficțiune, acum devine o realitate. Așa cum omenirea a trecut de la utilizarea cărbunelui, la petrol, și acum se îndreaptă către surse regenerabile de energie, suntem din ce în ce mai înconjurați de dispozitive inteligente.
La sfârșitul anului 2018, capacitatea de piață a IoT a fost estimată de experți la firma de cercetare IDC la 646 miliarde de dolari. Experții prevăd că, în 2019, costul industriei IoT va fi majorat cu 15,4% și va ajunge la 745 de miliarde de dolari. În viitor, vor crește și mai intens și vor depăși 1 trilion de dolari în 2022. Cantitatea de date generate de dispozitivele IoT până în 2020 ar putea ajunge la 50 de miliarde de gigabaiți.
Operatorii de telefonie mobilă înțeleg perfect toate perspectivele dezvoltării pieței Internetului. Imaginați-vă un computer modern, fără posibilitatea accesului la rețea. Cine are nevoie de el? Da, nimeni! Acesta este 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 strategiei de viitor și lipsirea de toate perspectivele. Cei care rămân pe margină sunt cel mai probabil deja condamnați. Nimeni nu v-a avea nevoie de ei.
Dezvoltarea acestei piețe pentru ei nu este doar o oportunitate de a extinde afacerea, ci și o modalitate de a nu ajunge pur și simplu scoși din competiție.

De ce au nevoie consumatorii de NB-IoT?

Companiile care au decis să construiască o afacere folosind tehnologia IoT se vor confrunta cu problema comunicării între dispozitivele lor. Calitatea acestei conexiuni va depinde de calitatea serviciilor furnizate de aceste companii, și anume, afacerea lor. Prin urmare, alegerea tehnologiei de comunicare trebuie abordată cu seriozitate.
Sarcini diferite necesită tehnologii diferite. Pentru soluții de afaceri serioase și profesioniste, tehnologia NB-IoT este cea mai potrivită.
1. Ușor de conectat.
Clientul obține acces la serviciu (cartela SIM sau cont) și după câteva minute poate începe să utilizeze serviciul. În plus, dispozitivul său va fi disponibil în întreaga zonă de acoperire, care este furnizată de operator.
2. Cost redus.
Datorită faptului că traficul dispozitivului este minim și standardul protocol permite conectarea a până la 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.
3. Rata de transfer a datelor.
Rețeaua NB-IoT asigură comunicarea la viteze de până la 100-140 Kbps, ceea ce este mai mult decât suficient pentru soluțiile IoT.
4. Timpul de lucru al dispozitivului în regim autonom.
La elaborarea tehnologiei NB-IoT, sa acordat o atenție deosebită acestei probleme și s-au dezvoltat și introdus moduri 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 posibil să se atingă o durată de viață record a bateriei – aproximativ 10 ani.
5. Timp de răspuns.
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 în rândul concurenților.
6. Acoperirea rețelei.
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 vă permite să recepționați date sau echipamente de control situate în subsoluri, dulapuri metalice.
7. Fiabilitatea.
NB-IoT a fost dezvoltat de organizații care au lucrat mult timp în industria telecomunicațiilor și au o experiență extraordinară în acest domeniu. NB-IoT a aplicat cele mai bune practici în domeniul rețelelor și al transferului de date. În plus, au echipamente și experiență pentru a proteja în mod fiabil datele atât din cauza unor defecțiuni tehnice accidentale, cât și a 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 ea. Astfel de organizații pot oferi servicii de calitate în care putem avea încredere.
8. Comoditate.
Clientul primește o gamă mare de servicii pentru a-și conecta dispozitivele și nu are nevoie să se ocupe de selecția, cumpărarea, instalarea, configurarea, repararea și înlocuirea echipamentelor. Nu trebuie să vă faceți griji cu privire la integritatea și protecția datelor pe servere. Acesta primește acces garantat și securizat la dispozitivele sale, reducând în mod semnificativ riscul de pierdere a datelor sau hacking de dispozitive, încredințînd aceste probleme la profesioniști.
În plus, este benefică utilizarea serviciilor operatorului de telefonie mobilă NB-IoT, pentru a conecta un număr mic de dispozitive pentru care implementarea propriei infrastructuri complete nu este pur și simplu profitabilă.
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.
Ca și multe tehnologii moderne, Internetul Obiectelor și-a început dezvoltarea ca o tehnologie pentru entuziaști și start-up-uri, dar acum milioane de corporații construiesc o afacere bazată pe ea. IoT ne schimbă deja viețile. Fără îndoială, tehnologia NB-IoT va deveni parte integrantă a acesteia. Există tot mai multe dispozitive inteligente în jurul nostru și așa cum nu ne imaginăm astăzi viața noastră fără electricitate, mașini, comunicații mobile și alte realizări ale progresului, tot așa nu ne vom putea imagina fără dispozitive inteligente care ajută să rezolvăm problemele zilnice de rutină și să eliberăm cea mai valoroasă resursă pentru noi – timpul. Acesta este progresul!