Piotr Domański 
Jak już pewnie wiecie z poprzedniego tekstu mamy od pewnego czasu na tapecie temat Internet of Things (IoT). Nie bez powodu – prowadzimy testy dwóch technologii, które mogą posłużyć do budowy właśnie Internetu Rzeczy: NB-IoT i eMTC (zwanego potocznie LTE-M). W drugiej części tekstu będzie o energii, pieniądzach i ruchu – mam nadzieję, że nie zawiodę Was. Planujemy też część trzecią – z wnioskami z testów.
Zaczniemy od punktu, który jest chyba najważniejszy jeżeli chodzi o IoT, czyli…
Praca na baterii
Aby stosowanie Internetu Rzeczy miało sens urządzenia muszą móc pracować bardzo długo na jednej baterii lub też pobierać bardzo niewiele energii z akumulatora. Powód jest prosty – dziesiątki, setki, tysiące czujników mierzących choćby przepływ wody w rurach rozmieszczone są po piwnicach, kanalizacji i innych trudnodostępnych miejscach. A teraz wyobraźcie sobie, że do każdego z tych czujników trzeba by pociągnąć kabelek, przez który będzie biegł prąd. Zadanie powiedziałbym… karkołomne. Po pierwsze znacznie powiększałoby to koszt montażu, po drugie są miejsca, gdzie pociągnięcie prądu jest bardzo trudne. W przypadku samochodów każdy kolejny układ trzeba zasilić, a prąd w samochodzie generowany jest poprzez spalanie paliwa ;-)
W przypadku Internet of Things jako standard wyznaczono 10 lat pracy na jednej baterii. Zarówno NB-IoT jak i LTE-M zostały stworzone z myślą o efektywności energetycznej, jednak wydaje się, że NB-IoT poradzi sobie na tym polu nieco lepiej. Z drugiej strony to „nieco” może być niwelowane przez warunki pracy danego urządzenia – wystarczy konieczność wzmocnienia sygnału i już wszystko bierze w łeb.
Koszt, czyli... kasa, pieniążki, pieniądze, mamona, zielone, bucksy
Każde wyzwanie można pokonać, jeżeli mamy na to wystarczający budżet. Amerykanie wysłali człowieka na Księżyc, a na półwyspie Arabskim zbudowano kryty stok narciarski. Różnica między nimi a nami jest taka, że my nie mamy nieograniczonych zasobów gotówki. Nie mają ich także nasi klienci, którzy w przyszłości będą decydować z jakich urządzeń chcą korzystać.
By spopularyzować technologie oparte o LTE-M i NB-IoT koszt nowych rozwiązań nie może być wyższy, od tych opartych o GSM, czyli 2G. Naszym zdaniem przy pełnym wdrożeniu takich rozwiązań będzie to możliwe. Dostrzegamy również, że prostsza z tych technologii - NB-IoT może zapewnić większe oszczędności. Jednak testy, czas i skala produkcji zapewne to zweryfikują.
Mobilność
To dość ciekawy wątek w kontekście Internet of Things – chodzi tutaj o możliwość przemieszczania się urządzeń pomiędzy stacjami bazowymi w trakcie nadawania sygnału. Z jednej strony wydaje się to czymś oczywistym w przypadku sieci (nomen-omen) mobilnych. Z drugiej strony, w wielu przypadkach mówimy o czujnikach, które większą część „życia” mogą przeleżeć w piwnicy, nie przesuwając się nawet o milimetr. Po za tym jest jeszcze jeden wątek. Przemieszczanie się urządzeń zwiększa zużycie energii, które przekłada się na koszty.
W związku z tym w technologii NB-IoT… zrezygnowano z możliwości przemieszania w trakcie nadawania sygnału (po prostu). Założono, że urządzenia będą poruszać się bardzo rzadko lub wcale. Dane wysyłają nieco częściej ale szansa, że będą się one jednocześnie poruszać pomiędzy stacjami bazowymi i wysyłać dane jest bliska zeru. W przypadku LTE-M pozostawiono możliwość „handoveru”, czyli transmisji danych przy jednoczesnym poruszaniu się pomiędzy stacjami bazowymi. Co prawda nie działa ona w tzw. trybie rozszerzonego zasięgu. Pewnie o nim nie wspomniałem, ale sądzę, że nazwa mówi wszystko – ma on działać przy bardzo słabym zasięgu – na przykład w piwnicy.
Dalsze ewolucje w 3GPP Rel-14
Teraz czas na mój ulubiony wątek – przez ten cały czas pracowaliśmy nad czymś, co moglibyście uznać za gotowe rozwiązanie.
Błąd!
Jak pewnie pamiętacie z pierwszego tekstu, pracowaliśmy w oparciu o rozwiązania, które zostały opisane w ramach pierwszej wersji (3GPP Release-13). A obecnie zakończono prace nad Rel-14, które dodają zupełnie nowe możliwości. W obu przypadkach dodana została usługa, pozwalająca na lokalizację urządzeń i możliwość transmisji rozsiewczej, zwanej w języku mieszkańców Wysp Brytyjskich „multicast”. Oznacza to, że ze stacji bazowej do każdego z urządzeń przesyłany jest dokładnie ten sam strumień bitów. Można to porównać do transmisji telewizyjnej czy radiowej, w której jest jeden nadawca i dziesiątki, setki, tysiące odbiorców. Oczywiście nie będziemy zajmować się transmisją Orange TV do urządzeń IoT… ale możemy im przesłać chociażby aktualizację oprogramowania, nie marnując przy tym zasobów radiowych.
Żeby było ciekawie, w LTE-M dodano obsługę połączeń głosowych poprzez VoLTE i większe prędkości transmisji, na które pozwala m.in. poszerzenie kanału pracy. Chodzi o wykorzystanie większej ilości PRB niż 6. Jeżeli chcecie wiedzieć więcej, musicie zajrzeć do poprzedniego tekstu.
Na drodze do Internet of Things w 5G
Wątek 5G już poruszałem w pierwszym tekście. Teraz chciałbym go nieco rozwinąć. Jeżeli mocno interesujecie się tematem 5G wiecie zapewne, że docelowy kształt standardu został już właściwie określony, teraz „rzeźbimy”, by osiągnąć cel, który został przed nami postawiony. Z jednej strony pracując nad siecią 5G, z drugiej właśnie poprzez… ewolucję LTE-M i NB-IoT. Powód jest bardzo ważny – w pierwszej fazie standardu 5G nie będzie funkcjonalności związanych z Internet of Things (czyli massive MTC). Dlatego 3GPP dąży, by właśnie poprzez ewolucję i wprowadzanie kolejnych usprawnień do LTE-M i NB-IoT sprawić, by spełniały one minimalne wymagania stojące (przynajmniej na polu IoT) przed siecią 5G. Nastąpi to szybciej niż wdrożenie mMTC w 5G, a na dodatek w oparciu o już sprawdzone rozwiązania.
Jeżeli chcecie wiedzieć więcej o IoT w 5G zapraszam do tekstu: Gospodarka po 5G – 5Gotowi #4
Już wiecie, co bierzemy pod uwagę w trakcie oceny technologii. Jednak to dopiero gdy zakończymy testy będziemy mogli skonfrontować teorię z praktyką. A do tego jeszcze chwila ;-). Dlatego już teraz zapraszam Was na ostatni z tekstów. Lecz dopiero po (moim) urlopie.
P.S zdjęcie ilustracyjne pożyczyłem z tekstu Wojtka o HTC U 11.
Wojtek Jabczyński 
Michał Rosiak 
Komentarze
Co do kosztu urządzeń – czy nie rozważaliście takiej opcji żeby sprzedawać klientom sprzęt w nowej technologii bez prowizji lub nawet poniżej kosztów po to aby jak najszybciej spopularyzować te technologie i aby uwolnienie częstotliwości z 2G nastąpiło jeszcze szybciej co przełoży się na wyższe zyski z klientów prywatnych na szybszej sieci LTE? Oszczędzicie też pieniądze na zakończonym utrzymywaniu starych systemów. 🙂
OdpowiedzGdzie tu logika ? Sprzedawać nowe urządzenia po kosztach . To producenci muszą wprowadzić tanie urządzenia. Co do 2G to utrzymanie starych systemów nie jest takie uciążliwe. VoLTE o wiele słabiej „sieje” niż 2G, dlatego dalej nie rozumiem dlaczego to VoLTE jest takie ważne dla operatora. GSM jest silniejszy, przynajmniej na pomiarach BTS (NetMonitor) mi tak wychodzi na tych samych stacjach jest GSM i LTE.
OdpowiedzOczywiście, że jest uciążliwe, bo po pierwsze to konieczność utrzymywania dodatkowego systemu, bo jest niewiele części wspólnych sieci 2G z LTE, po drugie zmiany w sieci to konieczność robienia dodatkowej konfiguracji dla 2G i jej optymalizacji, po trzecie ogromne marnotrawienie zasobów, po czwarte to choćby opłaty za prąd – serwerownie pod 2G i sprzęt na stacji muszą być zasilane, a to idzie w miliony i ma słabe przełożenie na efektywność pasma. W zeszłym roku ogółem Orange zużyło 588GWh, czyli 588 000 000kWh. Zapewne chętnie by obniżyło tą ilość.
VoLTE nie sieje, bo sieje LTE. Przy wymuszeniu działania w telefonie tylko LTE okazuje się, że LTE800 ma lepszy zasięg niż 2G i na dodatek internet działa zdecydowanie lepiej. W trybie automatycznym jesteśmy zrzucani z LTE do 3G i 2G, bo taka jest konfiguracja sieci, która z powodu istnienia klientów bez VoLTE musiała zostać tak stworzona. Sieć musi takich klientów dużo wcześniej zrzucić do starszych technologii aby byli w stanie przyjąć połączenia głosowe, bo w momencie przebywania na skraju zasięgu LTE nie zostaliby zrzuceni do starszych technologii, bo nie ma oddychającego zasięgu 3G, a konfiguracji zrzutu z LTE do 2G Orange nie ma. Pozostaje też kwestia norm promieniowania. Dzięki wyłączeniu sieci GSM można by było poprawić zasięg lepszych technologii zwiększając im moc nadawania. VoLTE jest takie ważne, bo LTE pozwala łatwiej zarządzać klientami, zasoby częstotliwości są lepiej wykorzystywane oraz ruch głosowy rozkłada się na wszystkie pasma (dobitnie pokazał to Opener). Poza tym VoLTE zapewnia lepszą jakość rozmów czym można zachęcać klientów. Myślisz, że w krajach gdzie wyłączono 2G klienci nagle stracili zasięg i nie mają po czym rozmawiać? Operatorzy by sobie tak strzelili w kolano?
Zasięg wyrażony w dBm to jedno, a drugie to najniższa wartość dBm zasięgu jaką można uzyskać. W 2G najniższa to -120dBm, a w LTE już -140dBm. Poza tym tak jak wyżej mówiłem – po wyłączeniu 2G nastąpiłby wzrost mocy nadawania lepszych technologii.
OdpowiedzNa koniec zauważ tendencję – transmisja od lat przechodzi z 2G/3G na LTE (już LTE to ponad 70% całej transmisji w sieci Orange), rozmowy są w trakcie przenoszenia na LTE, a teraz już nawet M2M niedługo zacznie przechodzenie na LTE. Koniec 2G jest już bliski i musisz przyjąć to do wiadomości.
Terminale płatnicze do których przykładasz kartę działają na 2G. W dającej się przewidzieć przyszłości ta technologia nie zniknie…
OdpowiedzI do terminali płatniczych tak jak opisana jest w tekście nada się idealnie technologia LTE-M. „W dającej się przewidzieć przyszłości…” co najwyżej możesz przewidzieć przyszły rok, nie więcej. Orange w 2012 też nie planował zbyt szybkiego uruchomienia LTE, a chcieli uruchamiać UMTS1800, a już rok później mieli zasięg LTE.
OdpowiedzZresztą uważasz, że w krajach w których wyłączono 2G nie ma w ogóle terminali płatniczych?
OdpowiedzCzyli nie powinno być jednej technologii, a dwie współgrające ze sobą. NB-IoT do czujników w domu (liczniki itp.) oraz LTE-M np. do mobilnych terminali płatniczych.
OdpowiedzTylko po co to wszytko?Komu potrzebna informacja gdzie trzymam czajnik czy wiertarkę?Jak już zaczipójecie wszytko zostaną wam tylko ludzie. No i wtedy terror, kto nie zaczipowany ten wróg ludu !!!
OdpowiedzNam to niepotrzebne 😉 Nie zamierzamy takich danych zbierać. Ale w oparciu o te technologie powstanie szereg usług, które zapewne znajdą swoich klientów. Już teraz chociażby smart home to prężnie rozwijający się rynek. A przecież nie mówimy tutaj wyłącznie o usługach dla klientów indywidualnych – przecież mamy cały sektor „inteligentnych miast” czy też „inteligentnych fabryk”.
Odpowiedz