Интернет вещей (IoT), сеть подключенных “умных” устройств, которые беспрепятственно общаются через Интернет, меняет наш образ жизни и работы. На фермах беспроводные датчики IoT могут передавать информацию о влажности почвы и питательных веществах сельскохозяйственным экспертам по всей стране. Системы сигнализации IoT оснащаются батареями, которых хватает на годы, обеспечивая домовладельцам долгосрочную защиту. Носимые фитнес-устройства для людей и домашних животных могут отслеживать уровень активности и предоставлять информацию о частоте сердечных сокращений и дыхания. Хотя эти приложения служат разным целям, все они имеют одну общую черту: зависимость от прочных связей.
Среди тех, кто ищет решения для подключения к IoT, - производители радиоприемников и чипсетов, поставщики платформ, производители устройств и компании различных отраслей, которые приобретают продукты с поддержкой IoT для собственного использования или для продажи населению. Сегодня компании могут выбирать из более чем 30 различных вариантов подключения, отличающихся пропускной способностью, дальностью действия, стоимостью, надежностью и возможностями управления сетью. Такое разнообразие в сочетании с меняющимися техническими требованиями создает сложную проблему. Если заинтересованные стороны сделают ставку на один вариант подключения, в то время как другой станет основным, их IoT-устройства, приложения и решения быстро устареют. Если же они не захотят следить за тем, как развивается ландшафт возможностей подключения, то рискуют отстать от более агрессивных конкурентов.
Сотовые сети 5G (работа над которыми уже завершена) в конечном итоге могут стать универсальным решением для подключения IoT. Хотя 5G уже используется в некоторых глобальных телекоммуникационных сетях и промышленных приложениях, технология не получит широкого распространения как минимум в течение пяти лет из-за высокой стоимости разработки и развертывания. Ожидается, что к 2025 году ежегодный экономический эффект от IoT достигнет от $3,9 до $11,1 триллиона, поэтому предприятия не могут позволить себе откладывать инвестиции в IoT до появления 5G.
Чтобы помочь руководителям компаний определить решения по подключению, которые наилучшим образом отвечают их текущим потребностям, мы проанализировали 13 отраслей, включая автомобильную, производственную, строительную и потребительскую, где широко распространено внедрение IoT. В каждом отделе мы сосредоточились на требованиях к подключению для возможных сценариев использования, другими словами, на задачах или видах деятельности, которые лучше всего подходят для решений IoT. Затем мы определили наиболее подходящие решения по подключению для каждого из них. Кроме того, мы рассмотрели бизнес-факторы, которые могут повлиять на эволюцию ландшафта подключений, а также элементы сильной стратегии подключений.
Рассматривая варианты подключения IoT, компании должны выбирать решения из четырех категорий: безлицензионные, маломощные, широкополосные (LPWAN), сотовые и чужие. Компании могут столкнуться с трудностями при выборе между этими технологиями, поскольку каждый случай использования IoT предъявляет уникальные требования к пропускной способности, дальности и другим возможностям подключения. Варианты LPWAN также сложно оценить, поскольку они все еще находятся на ранних стадиях развертывания, и их потенциал и недостатки станут очевидны только после масштабного внедрения.
Нелицензионные решения для подключения Эти решения не лицензируются конкретной компанией, что позволяет общественности получить к ним доступ на любом IoT-устройстве, использующем эту технологию. Нелицензионные решения относительно дешевы и позволяют предприятиям управлять собственными сетями, а не полагаться на мобильных операторов. Недостатком безлицензионных технологий является то, что они подвержены помехам со стороны электрических или внешних препятствий, например, большого количества зданий, которые могут помешать передаче сигнала. Кроме того, они сталкиваются с трудностями при обеспечении связи на больших расстояниях (более 100 метров). Компания предлагает несколько вариантов нелицензируемых подключений, каждый из которых обладает уникальными характеристиками. Например, Wi-Fi (пожалуй, самый известный безлицензионный вариант) имеет пропускную способность до 1 Гб в секунду. Наряду с Bluetooth, Zigbee и LPWAN технологии маломощных широкозонных соединений являются относительно новыми. Как следует из названия, они обладают двумя характеристиками:
низкое энергопотребление. При условии, что они будут собирать и анализировать данные каждый час и учитывать типичные эффекты саморазряда и деградации батареи, они смогут поддерживать работу устройства в течение многих лет.
Широкий радиус действия. Эти технологии обеспечивают дальность сигнала не менее 500 метров от шлюзовое устройство до конечной точки. Наименьшее покрытие достигается в сложных условиях развертывания, например в городах или под землей.
Помимо длительного времени автономной работы и широкого диапазона использования, технология LPWAN надежна и экономически эффективна. Ни одна другая технология не может обеспечить эти четыре характеристики одновременно. Например, нелицензионные технологии ненадежны, а сотовые технологии дороги и не могут обеспечивать питание в течение многих лет от одного заряда. Таким образом, LPWAN удовлетворяет неудовлетворенную потребность в подключении IoT.
В настоящее время сети LPWAN охватывают 20% населения планеты, поэтому в ближайшие пять лет они не станут решением по умолчанию, но их доступность быстро растет. К 2022 году мы ожидаем, что большинство IoT-приложений будут использовать LPWA-сети, что сделает выбор подключения еще более запутанным. (5G к тому времени еще не будет широко доступен).
Несколько компаний разработали собственные технологии LPWAN, в том числе Ingenu (бывшая On-Ramp Wireless), Link Labs, LoRa, Sigfox и Weightless. Организация 3rd Generation Partnership Program, занимающаяся разработкой рекомендаций по подключению, также работает над стандартизацией нескольких непатентованных технологий, поддерживаемых многими или всеми производителями мобильных устройств, чипсетов и модулей. К ним относится Narrowband IoT (NB-IoT) - новейший вариант LPWAN, разработанный специально для IoT. Среди других непатентованных технологий - связь машинного типа LTE (категории пользовательского оборудования 1, 0 и M), GSM с расширенным покрытием (EC-GSM) и сети с низкой пропускной способностью.