История LPWAN и взгляд в будущее

Технология LPWAN за последние несколько лет стала «многообещающей» для Интернета вещей. Этот обширный термин охватывает множество технологий, используемых для подключения к Интернету различных сенсоров и контроллеров без использования традиционных сетей Wi-Fi или сотовой связи.

Современное развитие LPWAN началось с деятельности компании Sigfox, а следом появилась технология LoRa. Но и сотовые операторы предпочли выходить в IoT. На основе инфраструктуры мобильных операторов с поддержкой LTE разворачиваются технологии Cat-M и NB-IoT.

Приложения для мониторинга существуют уже несколько десятилетий, но название и акроним для энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (LPWAN) было создано для описания части рынка «Интернета вещей» (IoT) и рынка «межмашинного взаимодействия» (machine-to-machine, M2M). Несмотря на то, что назначение термина для этого типа сети является новым, идея его не в этом.

В этой статье будут рассмотрены несколько приложений для мониторинга, которые привлекли внимание к сфере IoT, текущее положение дел и обнародованы прогнозы в отношении будущего отрасли.

История LPWAN

В конце 1980-х и начале 1990-х годов существовали аналогичные топологии и сетевые архитектуры, но их нельзя было назвать полноценными LPWAN. Они являлись предшественниками современных LPWAN.

Например, AlarmNet, созданная ADEMCO (Alarm Device Manufacturing Company) - одним из крупнейших производителей панелей вызова сигнала тревоги и систем сигнализации, была аналогична тому, что сегодня можно наблюдать в сфере LPWAN.

ADEMCO создала сеть для мониторинга за состоянием извещателей. Сеть была разработана для обмена очень небольшими объемами данных при низкой скорости их передачи и функционировала на частоте 928 МГц. Сети AlarmNet работают в 18 основных районах вокруг США и покрывают около 65% городского населения. В настоящее время компания принадлежит Honeywell.

Достаточно скоро руководители операторов связи осознали, что могут передавать данные через мобильные сети также, как голос. Поэтому в конце 1990-х годов появился стандарт 2G. После того, как 2G стал доступен для публичного использования, многие сигнализации и аналогичные системы мигрировали в сотовую сеть. Провайдеров пожарно-охранных систем привлекали повсеместное покрытие и очень низкие затраты на оборудование.

Аналогичная история связана с технологией ARDIS, которая была создана специально для приложений, использующих только передачу данных. ARDIS - это беспроводная сеть с большой зоной покрытия, основанная в 1980-х годах. Она принадлежала компании Motorola. Это была относительно низкоскоростная сеть, используемая, в основном, для автоматизации продаж, отслеживания логистики грузоперевозок, онлайн-транзакций и обмена электронными сообщениями. Она была поглощена American Mobile, которая приобрела базы клиентов ARDIS и перенесла их на более развитые технологии.

Повторное появление LPWAN

Несколько факторов вызвали недавнее возрождение технологий LPWAN. Во-первых, по мере того как все больше и больше вещей имеют возможности для подключения к Интернету, люди начинают обращать внимание на недорогие устройства с низкой скоростью и объемом передачи данных. Это полезно для целого списка приложений, от сенсоров состояния окружающей среды до промышленного мониторинга нефти и газа.

Интерес к LPWAN подогрела французская компания, основанная в 2009 году. Sigfox создала первую современную сеть LPWAN во Франции, потратив на это примерно €100 млн. Радиотехника становилась все доступнее по цене, а инструменты для интеграции приложений - более простыми в использовании. В итоге это привело к тому, что данные с удаленных устройств получать и интегрировать в другие приложения стало намного проще.

Многие современные технологии выглядят аналогично сетям прошлого времени. Вместе с тем одно из основных отличий - это недавно появившаяся возможность онлайн-интеграции. Такая интеграция позволяет получать информацию в ходе мониторинга в режиме реального времени. Именно поэтому технологии LPWAN становятся год от года все популярнее.

В настоящее время члены LoRa Alliance, Sigfox, Ingenu (ранее известная как OnRamp), и другие, совместными усилиями создают технологии LPWAN. Эти крупные игроки стремятся включить в свою экосистему все большее число поставщиков IoT-решений. Сейчас LPWAN-технологии наиболее востребованы в отслеживании активов, управлении зданиями, умных городах, интеллектуальном сельском хозяйстве и т.д.

Будущее LPWAN

Несмотря на преимущества и возможности LPWAN также следуют понимать, что критические проблемы и факторы риска все еще присутствуют.

Одним из основных рисков для LPWAN нелицинзируемого спектра является развитие LTE-M и NB-IoT - стандартов сотовой связи, которые продвигаются на рынок различными отраслевыми компаниями, такими как Qualcomm и Nokia.

Крупные операторы, такие как AT&T и Verizon, будут обновлять программное обеспечение базовых станций своих сетей и развертывать этот тип сети буквально “по щелчку переключателя”. Операторам достаточно произвести рефрейминг частоты GSM - выделить имеющиеся частоты лицензируемого спектра и без какого-либо дополнительного оборудования запустить LTE-M и/или NB-IoT

Более того, они могут сделать это при схожих ценах на трафик и оборудование. Скорее всего, сотовые компании будут продавать LTE-M крупным компаниям, которые используют услуги сотовых операторов для мобильной передачи данных и услуг телефонии.

Это не означает, что компании в сегменте LPWAN обречены: им необходимо задуматься о новых стратегиях. В идеале они должны стараться обеспечить большую ценность своих сервисов для клиентов, чем просто передача данных. Если члены LoRa Alliance и их пользователи смогут найти новые ниши или уникальные приложения, то сети LTE-M и NB-IoT не смогут их вытеснить с рынка.

В заключение

Важно понимать, что существуют весьма действенные приложения для маломощных широкополосных сетей. В настоящее время это миллиарды подключенных устройств (и их число продолжает расти). LPWAN в ближайшее время не сможет быть замещена какой-либо альтернативной технологией, так как во многих отношениях она является подрывающей привычные устои.

Несмотря на то что LTE-M в конечном итоге может перетянуть на себя большую часть контрактов на передачу данных высокого качества, глобально сети, функционирующие на основе обмена данными между сенсорами, будут использовать LoRaWAN и Sigfox, обслуживая миллиарды средних и недорогих контрактов. Эти возможности могут оказать огромное влияние на наш мир: от помощи в обеспечении продовольствием населения Земли до сокращения потребления воды, энергоресурсов и т. д. Технологии LPWAN позволяют компаниям получать данные от сенсорных сетей и принимать более эффективные решения о том, как использовать ресурсы.

Автор статьи: Брайан Рэй (Brian Ray), основатель и технический директор Link Labs. Главный технический новатор и лидер компании, является создателем Ultra LoRa LPWAN.