Перспективы внедрения технологии...

10 ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |8| 2016

ВВЕДЕНИЕУже в ближайшем будущем все устройства, которые по-зволяют извлекать выгоду из использования интерне-та, будут подключены через различные сети доступа и каждый человек, каждая отрасль получат возможность полностью реализовать потенциал такой взаимосвязи устройств и «вещей».

По прогнозам [1], к 2021 г. в мире будет насчитываться около 28 млрд подключенных устройств, из них более 15 млрд – это устройства «машина-машина» (Machine-to-Machine, М2М) и устройства интернета вещей (Internet of Things, IoT). Большая доля IoT/M2M-приложений ориентирована на доступ в интернет посредством тех-нологий малого радиуса действия, таких, например, как Wi-Fi и Bluetooth, в то время как значительная их часть – на глобальные сети, к которым относятся сети мобильной сотовой связи.

Одним из новых вызовов для мобильных операторов может стать потребность в массовом внедрении и со-единении в сети устройств, относящихся к классу IoT и М2М, с плотностью размещения от 300 тыс. устройств в соте и до 1 млн устройств на 1 кв.км. Чтобы реализовать эту задачу, предлагается развивать технологические воз-можности сетей LTE Advanced с узкополосной переда-чей данных для интернета вещей (NarrowBand Internet of Things, NB-IoT) – как конкурентные технологии по отношению к технологиям LoRa и LPWAN.

Рабочие группы Партнерского проекта 3GPP в 2015 г. завершили исследование по оптимизации технологии LTE, нацеленное на создание решений, сопоставимых по стоимости с М2М-устройствами GSM (2G) на основе стандартов LTE Advanced.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОИНТЕРФЕЙСА NB-IOTВ Релизе 13 Партнерского проекта 3GPP были сформу-лированы общие требования к NB-IoT:

• более высокая по сравнению с технологией 2G (GSM) скорость передачи данных;

• улучшенная против 2G (GSM) средняя эффек-тивность использования спектра для передачи трафика с низкой скоростью от устройств MTC (Machine Type (или Machine-to-Machine, M2M) Communications);

• обеспечение такой же, как у 2G (GSM), площади покрытия для предоставления услуг;

• хорошая совместимость с частотными диапазо-нами существующих сетей LTE;

• работа на одних несущих частотах абонентского оборудования с низкой стоимостью для межма-шинных коммуникаций и существующего або-нентского оборудования LTE;

• повторное использование существующей архи-тектуры сети LTE/SAE;

• внесение изменений в спецификации 3GPP для Релиза 10;

• возможность оптимизации технологии для обо-их режимов – FDD и TDD;

• использование существующего оборудования базовых станций (БС) LTE;

• поддержка ограниченной мобильности и низ-кого энергопотребления при низкой стоимости.

В настоящее время Партнерский проект 3GPP стан-дартизирует следующие три отдельные технологии для частотных диапазонов с лицензированным использо-

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Аннотация. Рассмотрены основы новой технологии узкополосной передачи данных для интернета вещей (NB-IoT) в сетях LTE Advanced. Анализируются основные технические характеристики, возможные сценарии использования спектра в сетях LTE с технологией NB-IoT и бизнес-модели NB-IoT для промышленных и потребительских секторов экономики, а также перспективы частотных диапазонов LTE при внедрении технологии NB-IoT.

Ключевые слова: технология узкополосной передачи данных для интернета вещей (NB-IoT), использование радиочастотного спектра (РЧС), бизнес-модели NB-IoT, 3GPP.

В.О. Тихвинский, заместитель генерального директора ООО «АйКомИнвест», д.э.н.; [email protected]Г.С. Бочечка, руководитель управления инновационного центра ООО «АйКомИнвест», к.т.н.; [email protected]

Перспективы внедрения технологии узкополосной передачи данных NB-IoT в сетях LTE

УДК 621.391.82

11WWW.ELSV.RU


ванием спектра:• LTE-М – как эволюция технологии LTE, опти-

мизированной под IoT в сети RAN. Первая вер-сия появилась в Релизе 12 в IV квартале 2014 г., в дальнейшем она будет оптимизирована в Релизе 13. Полная спецификация LTE-М появилась в I квартале 2016 г. Используется канал шириной 1,4 МГц;

• EC-GSM (с расширенным GSM-покрытием) – технология представляет собой эволюцион-ный подход; стандартизирована для решения

GERAN в Релизе 13. Полная спецификация также появилась в I квартале 2016 г.;

• Clean Slate Cellular IoT (или NB-IoT) – техно-логия нового узкополосного радиоинтерфей-са создается в рамках развития RAN (Релиз 13). Стандартизация начата в IV квартале 2015 г. Данное решение на основе узкополосных FDMA-сигналов в линии вверх и узкополосно-го OFDMA-сигнала в линии вниз использует каналы шириной 200 кГц.

В табл. 1 показано, что наиболее перспективные эко-

Рисунок 1Эволюция и планы 3GPP по стандартизации решений для IoT/M2M (источник: TAICS)

Характеристики LTE-M (1,4 МГц) NB-IoT (200 кГц) EC-GSM (200 кГц)

Улучшенное покрытие, в том числе внутри зданий

156 дБ MCL*(улучшение +15 дБ)



Радиус действия (прямая видимость), км < 11 < 15 < 15

Емкость при массовом применении > 52 тыс., абонентский терминал (АТ)/сота/180 кГц

Скорость передачи данных < 1 Мбит/с < 200 кбит/с < 70 кбит/с

Срок автономной работы > 10 лет

Цена IoT модуля 5,0$ (2016)/3,3$ (2020) 4,0$ (2016)/2–3$ (2020) 5,5$ (2016)/2,9$ (2020)

Сценарий использования спектра В полосе лицензируемых частот 3GPP (In-band)

Три сценария (In-band, Stand alone, Guard-band)

В полосе рефарминга лицензируемых частот 3GPP (Stand alone)

Необходимость обновления сети Будет определена Да (HW/SW) Да (HW/SW)

* MCL – Minimal Coupling Loss (минимальные потери при затухании)

Таблица 1Сравнительные характеристики технологий 3GPP для IoT

Радиоблок шириной 180 кГц для АТв линиях DL/UL


номические и технические параметры обеспечивает тех-нология NB-IoT.

Эволюция и будущие планы Партнерского проекта 3GPP по стандартизации новых решений для IoT/M2M показаны на рис. 1 [2].

Спецификациями 3GPP в Релизе 13 для технологии радиодоступа NB-IoT, разработанной специально для подключения абонентских устройств интернета вещей к сотовым сетям технологий LTE (LTE Advanced, LTE Pro), была реализована возможность сочетать такие характеристики технологии LTE, как сигналы OFDM, дальность связи и большой срок службы аккумуляторов. Бюджет радиолинии NB-IoT был улучшен на 20 дБ по сравнению с LTE Advanced.

Ожидается, что технология NB-IoT благодаря сниже-нию издержек, увеличению покрытия и продлению сро-ка службы аккумуляторов подключенных устройств по-зволит подключить миллиарды абонентских устройств IoT.

Отметим следующие технологические особенности, заложенные в решениях NB-IoT:

• ширина радиоканала выбирается равной ши-рине радиоблока технологии LTE – 180 кГц для абонентского оборудования в линии как вниз, так и вверх;

• применение OFDMA-доступа в линии вниз с разносом поднесущих 15 кГц (для нормально-го циклического префикса CP) либо с разносом 3,75 кГц (для режима МВВ);

• использование в линии вверх двух режимов: FDMA-доступа с GMSK-модуляцией и SC-FDMA-доступа с одночастотной несущей (включая однотоновую передачу как специ-альный вид SC-FDMA);

• применение одной опорной несущей для син-хронизации при различных режимах работы, включая решение для совмещения с традици-онными LTE-сигналами;

• использование для технологии NB-IoT суще-ствующих процедур и протоколов стандарта LTE: MAC, RLC, PDCP и RRC, а также процедур оптимизации, поддерживающих выбранный физический уровень;

• применение улучшенного S1-интерфейса к ба-зовой сети CN и связанных радиопротоколов, определяющих системные аспекты, такие как снижение трафика сигнализации при передаче небольших объемов данных от устройств NB-IoT;

• использование оценок канала, которые основы-ваются на потребляемой мощности, задержке и пропускной способности; их предполагается задействовать в Gb-интерфейсе к базовой сети.

Физические ресурсы сети радиодоступа LTE в линии вверх распределяются между абонентскими терминала-ми в виде частотно-временных блоков (Physical Resource Block, PRB) (рис. 2) [3].

Ресурсы одного такого частотно-временного блока, ширина которого по частоте для технологии NB-IoT равна соответствующей ширине канала, содержат:

• частотный домен из 12 поднесущих радиочастот, каждая шириной 15 кГц, в частотной области с модуляцией QPSK, или 16QAM, или 64QAM, раз-несенных между собой на 15 кГц; общая ширина PRB составляет 12x15 кГц = 180 кГц;

• временной домен, разделенный на субфреймы длиной 1 мс, включающие два слота по 0,5 мс каждый; слоты образованы шестью или семью символами SC-FDMA (NULsimbl = 6 или 7) во временной области в зависимости от типа ци-клического префикса CP;

• совокупность сигналов: LTE CRS cell (specific reference signal – опорный сигнал соты), LTE CSI-RS (Channel State Information Reference Signal – опорный сигнал состояния канала), LTE PDCCH (Downlink Control Channel – фи-зический канал управления линии вниз), NB-IoT RE (NarrowBand Internet of Things Radio Equipment – узкополосные каналы абонентско-го оборудования).

Как и в сети LTE, технология NB-IoT использует два основных состояния протокола управления радиоре-сурсами RRC: RRC_Idle (ожидание) и RRC_Connected (соединение). В режиме ожидания RRC Idle устройства экономят энергию, а также радиоресурсы, которые бу-дут использованы для передачи отчетов об измерени-ях и опорных (референсных) сигналов в линии вверх, а в режиме соединения RRC_Connected абонентские устройства получают или передают данные напрямую.

Релиз 13 определил требования стандартов для тех-нологий LTE-М и NB-IoT к двум важным инновациям: расширенный режим прерывистого приема (eDRX) и режим экономии энергии (PSM). Режим прерывистого приема (DRX) представляет собой процесс обмена дан-

Рисунок 2Пример формирования частотно-временных блоков NB-IoT

13WWW.ELSV.RU


ными через сети и устройства, когда устройства могут находиться в спящем режиме или в режимах RRC_Idle и RRC_Connected. Релиз 12 поддерживает максимальный цикл прерывистого приема DRX, равный 2,56 с; в Релизе

13 (еDRX) он расширен до 10,24 с.Требования к режиму PSM были сформированы

ранее в Релизе 12 для обеспечения длительной рабо-ты батареи. Он был дополнен расширенным режимом прерывистого приема eDRX, за исключением случаев, когда абонентские устройства должны очень часто полу-чать данные от внешнего источника.

Технология NB-IоT будет поддерживать три сценария использования РЧС в полосах 3GPP (рис. 3):

• автономный сценарий использования (Stand-alone), когда разрешенный спектр для устройств NB-IоT выбирается в разрешенных каналах се-тей 3GPP на принципах рефарминга, а факти-чески замещения (например, для LTE и GSM);

• сценарий использования защитной полосы (Guard band), когда для работы устройств NB-IоT применяют избыточный спектр частотного канала в пределах выделенного канала LTE на его неиспользуемой части;

• сценарий совмещенного использования спектра (In-band), когда для устройств NB-IоT исполь-зуются ресурсные радиоблоки внутри радиока-нала, уже выделенного сети LTE.

Параметры Соотношение между шириной частотного канала и числом ресурсных блоков для LTE-сигналов

Ширина полосы частот канала LTE (BW), МГц 1,4 3 5 10 15 20

Структура передаваемых сигналов LTE – число ресурсных блоков NRB в канале LTE

6 15 25 50 75 100

Эффективная ширина канала по ресурсным блокам, МГц 1,08 2,7 4,5 9,0 13,5 18

Защитные полосы для каналов NB-IoT Нет Нет 2х0,25 2х0,5 2х0,75 2х1,0

Рисунок 4Ширина канала LTE и эффективная ширина канала, определяемая числом используемых ресурсных блоков

Таблица 2Сравнительные характеристики технологий 3GPP для IoT

Рисунок 3Сценария использования РЧС для NB-IoT в полосах 3GPP


Исходя из этих сценариев, для организации сетей доступа IoT/М2М в технологиях NB-IoT могут быть использованы полосы сетей GSM, так как по ширине канал NB-IoT совпадает со стандартным каналом GSM (см. рис. 3а).

Как видно на рис. 3б, при использовании канала LTE шириной 10 МГц занимаемая эффективная ширина ка-нала, определяемая числом используемых 50 ресурсных радиоблоков (табл. 2), составляет 9 МГц и слева и справа от основного спектра сигнала возникают защитные по-лосы Guard band (рис. 4) шириной по 500 кГц. Таким об-разом, в этих защитных полосах при ширине канала LTE 5 и 10 МГц можно передать как минимум два канала NB-IoT, а при ширине канала 15 и 20 МГц – по два и более.

Требования 3GPP к архитектуре сети доступа техно-логии NB-IoT подразумевают ее усовершенствования (см. табл. 1), которые могут быть внесены на уровне как оборудования, так и программного обеспечения. Разработчики оборудования LTE рассматривают два вида решений при внедрении технологии NB-IoT: с вынесенным за пределы архитектуры сети IoT/М2М-контроллером и с централизованным управлением на основе существующего решения LTE (рис. 5).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ NB-IOT В СЕТЯХ 3GPP ПРИ ОКАЗАНИИ УСЛУГ IOTСуществующие сценарии использования (бизнес-кей-сы) традиционно предназначены для двух сегментов применения технологии NB-IoT. Это прежде всего про-мышленный сегмент и потребительский сегмент рынка IoT/М2М (рис. 6), которые могут быть разделены еще на четыре [4]: бытовых домашних IoT-устройств (IoT Appliance), персональных устройств IoT (IoT Personal), решений IoT для общественных (публичных) нужд (IoT Public), индустриальных решений IoT (IoT Industry).

Наиболее востребованными для технологии NB-IoT будут следующие бизнес-сегменты: электронное здо-ровье (E-Health), розничная торговля, безопасность и охрана, автомобили и логистические перевозки, энер-гетика и ЖКХ, промышленное производство, умный город, умный дом и др.

Основываясь на детальных исследованиях рынка те-лекоммуникаций и перспектив роботизации производ-ственных и бизнес-процессов управления инфраструк-турой среды обитания современного общества, которые включают в себя оценку социальных и демографических данных, можно смоделировать темпы внедрения при-ложений NB-IoT в следующие пять лет.

Бизнес-модели для NB-IoT в настоящее время ох-ватывают более 50 вариантов реализации различных категорий услуг:

• интеллектуальное измерение (электричество, газ и вода);

• услуги по управлению объектами;• системы охранной и пожарной сигнализации

Рисунок 5Варианты архитектуры сети доступа технологии NB-IoT

Рисунок 6Сценарии применения технологии NB-IoT

15WWW.ELSV.RU


для дома и коммерческой недвижимости;• подключенные персональные приборы для из-

мерения параметров здоровья;• отслеживание местонахождения людей, живот-

ных или предметов;• управление элементами городской инфраструк-

туры, такими как уличные лампы или мусорные контейнеры;

• управление промышленными приборами (сва-рочные аппараты и воздушные компрессоры).

В соответствии с техническими характеристиками покрытие для устройств NB-IoT составит бюджет ра-диолинии 164 дБ – против бюджета радиолинии GPRS 144 дБ (TR 45.820 [4]) и бюджета радиолинии LTE, со-ставляющего 142,7 дБ (TR 36.888 [2]). Таким образом, технология NB-IoT будет иметь улучшенное покрытие (бюджет радиолинии на 20 дБ превышает аналогичный бюджет для сотовых сетей стандартов GPRS и LTE).

Помимо улучшенного покрытия, у базовой станции LTE для устройств NB-IoT будет значительно большая емкость за счет низких скоростей передачи данных устройств. По расчетам компаний Neul и Huawei [5],

а также партнерского проекта 3GPP [6], одна макро-базовая станция LTE с радиусом действия 1 км сможет обслуживать более 50 тыс. устройств NB-IoT. Емкости такой БС достаточно для обслуживания потребителей в плотных городских условиях, когда на 1 кв.км при-ходится около 1500 домохозяйств, в каждом из которых 40 IoT-устройств.

Однако следует отметить, что под таким большим количеством обслуживаемых устройств понимаются не одновременно обслуживаемые устройства, а устрой-ства, обслуживаемые БС за 1 ч в одном 180-кГц канале при условии, что каждое устройство передает 100 байт информации. Зависимость количества обслуживаемых устройств в соте от радиуса соты для различных уровней дополнительных потерь проникновения в здания пред-ставлена на рис. 7 [5]. Из рисунка видно, что даже при условии высоких потерь проникновения в здания, до 40 дБ, одна базовая станция LTE с радиусом действия 1 км может обслуживать до 45 тыс. устройств IoT в час.

На рис. 8 представлены зависимости доли доступ-ных устройств в соте, при условии их равномерного распределения, от радиуса соты для различных уров-ней дополнительных потерь проникновения в здания [5]. Недоступными считаются устройства, которые не могут поддерживать минимальную скорость передачи данных 250 бит/c. Как видно из графика, потери про-никновения в здания менее 20 дБ практически не вли-яют на доступность устройств NB-IoT в соте радиусом до 2 км. При более высоких потерях проникновения в здания для соты радиусом более 1 км процент доступных устройств резко уменьшается.

Другим важным преимуществом устройств NB-IoT перед обычными мобильными устройствами GSM/UMTS/LTE будет значительно более длительный срок автономной работы. По данным 3GPP [6], срок авто-номной работы модулей NB-IoT от аккумуляторной батареи емкостью 2500 мАч в идеальных теоретических условиях должен достигать 36 лет. Данный показатель

Рисунок 7Количество обслуживаемых устройств в соте за 1 ч в канале 180 кГц

Рисунок 8Процент доступных устройств в соте

Рисунок 9Теоретический срок автономной работы модуля NB-IoT


рассчитан при условии, что модуль NB-IoT будет выхо-дить на связь один раз в сутки для передачи не более 50 байт данных, а ослабление сигнала между антенной БС и антенной IoT-устройства не превышает 144 дБ (рис. 9). При более частой передаче данных устройством NB-IoT (до 200 байт каждые 2 ч) и при более сильном ослабле-нии сигнала в радиоканале (до 164 дБ) срок автономной работы модулей NB-IoT составит менее 2 лет. В среднем модули NB-IoT смогут работать автономно от одной ак-кумуляторной батареи около 10 лет.

Следует отметить, что в данных расчетах не учитыва-ется эффект саморазряжения аккумуляторных батарей, способный существенно снизить время автономной работы IoT-устройства. Стоимость батарей с низким коэффициентом саморазряжения может во много раз превышать стоимость самого IoT-устройства.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЧС ДЛЯ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ IOT НА БАЗЕ NB-IOT В СЕТЯХ LTE Учитывая требования к технологии NB-IoT по улуч-шенной (расширенной) зоне покрытия, развертывание сетей на базе технологии NB-IoT в полосах частот 700, 800 и 900 МГц будет основной стратегией использова-ния спектра для IoT/М2М-приложений, поскольку эти

диапазоны уже имеют достаточно развитую регулятор-ную базу использования спектра на международном, региональных и национальных уровнях управления спектром.

Вторым фактором, ускоряющим внедрение техноло-гии NB-IoT в этих диапазонах, будет наличие лицензий (разрешений) на использование спектра у операторов сетей доступа IoT/M2M. Для мобильных операторов, работающих в диапазонах GSM-900 или LTE-800/700, потребуются относительно небольшие вложения, чтобы быстро развернуть оборудование на основе технологии NB-IoT.

Диапазоны частот, специфицированные 3GPP для сетей LTE в полосе 694–790 МГц (табл. 3), входят в чис-ло диапазонов, определенных в Рекомендации МСЭ-P М.1036-4 [7] для развития сетей мобильного беспровод-ного доступа 4G.

Гармонизированное распределение частотных ка-налов в полосе 694–790 МГц для парного использова-ния полос частот (FDD 2x30 МГц) и дополнительное непарное использование полос частот 738–758 МГц до четырех блоков по 5 МГц для режима поддержки допол-нительных каналов вниз (SDL) в сетях LTE определено Решением Комитета по электронным коммуникациям (ЕСС) СЕРТ ECC/DEC/(15)01 [8].

Комитетом ЕСС СЕРТ подготовлен отчет ЕСС 242 «Изучение совместимости и совместного использова-ния для узкополосных М2М-приложений в диапазоне 733–736/ 788–791 МГц» [8], где анализируется совмест-ное использование сетей радиодоступа «машина-маши-на» (M2M) в диапазоне 733–736 / 788–791 МГц и других радиослужб в соседних полосах. В отчете рассмотрены узкополосные M2M-технологии на основе сетей 3GPP (EC-GSM и NB-IoT). Для сети LTE с NB-IoT рассмо-трен только автономный сценарий использования спек-тра (Stand-alone) с шириной частотного канала M2M-устройства 200 кГц.

Для удовлетворения национальных потребностей в спектре в отчете предложены альтернативные вариан-

Рабочие диапазоны

Линия вверх (UL). Приемник БС/ передатчик АС

Линия вниз (DL). Передатчик БС/ приемник АС

Дуплекс

12 698–716 МГц 728–746 МГц FDD

13 777–787 МГц 746–756 МГц FDD

14 788–798 МГц 758–768 МГц FDD

15 Зарезервирован Зарезервирован FDD

16 Зарезервирован Зарезервирован FDD

17 704–716 МГц 734–746 МГц FDD

28 703–733 МГц 758–788 МГц FDD

44 703–803 МГц 703-803 МГц TDD

Таблица 3Диапазоны частот, специфицированные 3GPP для сетей LTE

Рисунок 10Примеры использования спектра для узкополосных М2М и сетей LTE (MFCN) в полосе 700 МГц [8]

17WWW.ELSV.RU


ты совместного использования спектра репортажны-ми станциями PMSE (Programme Making and Special Events), станциями служб спасения PPDR (Public Protection and Disaster Relief) и сетями доступа M2M, а также сетями LTE (диапазоны В28 и В20) в полосе частот 700 МГц (рис. 10).

В отчете ECC 242 сделаны следующие выводы:• СовместимостьМ2МиLTE-700/800: совместное

использование сетей LTE и узкополосного ка-нала IoT/M2M возможно, так как полосы частот базовых станцией LTE и передатчиков узкопо-лосного IoT/M2M не примыкают друг к другу.

• СовместимостьМ2МиTDDLTE-700SDL: со-вместное использование сетей TDD LTE-700 SDL и узкополосного IoT/M2M возможно, так как частотный разнос превосходит требуемый, который равен 2 МГц.

• СовместимостьМ2МистанцийPMSE: совмест-ное использование сетей M2M и PMSE возмож-но с ограничениями на передающие устройства PMSE OOB и частотным разносом от 1 до 10 МГц с полосой частот М2М UL.

• СовместимостьМ2МистанцийPPDR: совмест-ное использование сетей M2M и PPDR 2х3 МГц, работающих в одних и тех же полосах частот, не рассматривалось.

Рекомендуемые частотные назначения для внедрения системы IMT (LTE Advanced) в диапазоне «цифрового дивиденда» 790–862 МГц и 862–960 МГц представлены в табл. 4 и на рис. 11. Анализ табл. 4 показывает, что семь частотных диапазонов позволяют организовать использование всех трех сценариев развертывания уз-кополосной технологии NB-IoT на основе сетей LTE-800/900 и GSM-900 в различных участках радиочастот-

ного спектра. Решением ECC/DEC/(09)03 от 30 октября 2009 г. [9]

были определены особенности использования поло-сы «цифрового дивиденда» 790–862 МГц и частотного плана:

• инверсный режим FDD (обратное использова-ние полосы передачи и приема) для снижения влияния абонентских терминалов на РЭС циф-рового ТВ;

• требования разделения режимов FDD и TDD и использования разных частотных планов;

• необходимость определения размера частотных блоков для LTE;

• необходимость определения шага сетки частот в Плане (1 или 2 МГц);

• введение защитной полосы FDD (между ду-плексными полосами) – более 10 МГц (лучше 12 МГц);

• использование дополнительной фильтрации для развязки каналов DL–UL (устранение пере-текания мощности из-за близости дуплексных полос).

Как следует из решения ECC, гармонизированным европейским распределением каналов является исполь-зование двух полос 2x30 МГц с дуплексным разносом 11 МГц и частотными блоками (каналами) шириной 5 МГц (см. рис. 11). Европейский подход к использова-нию полосы частот 790–862 МГц, как и подход МСЭ-Р, основан на парном применении полос частот на основе частотного дуплекса FDD и реверсном принципе ис-пользования дуплексных полос, а также на наличии защитного интервала шириной в 1 МГц (790–791 МГц).

Полоса частот, используемая LTE в линии вниз для режима FDD, находится ниже полосы линии вверх и начинается с частоты 791 МГц, а полоса FDD линии вверх – соответственно с 832 МГц.

ЕСС СЕРТ открыл в 2016 г. в рабочей группе РГ1 но-вый исследовательский вопрос: «М2М через мобильные сети», в рамках которого должно быть рассмотрено ис-пользование девяти частотных диапазонов, специфи-цированных 3GPP для сетей LTE в интересах NB-IoT и М2М: 700, 800, 900, 1800, 2100, 2300, 2600, 3400–3600 и 3600–3800 МГц [10], что может существенно расширить области применения технологии NB-IoT.

ЗАКЛЮЧЕНИЕПоявление на рынке сетей LTE Advanced с технологией узкополосной передачи данных для интернета вещей

Рабочие диапазоныЛиния вверх (UL). Приемник БС/ передатчик АС, МГц

Линия вниз (DL).Передатчик БС/ приемник АС, МГц

5 824–849 869–894

6 830–840 865–875

8 880–915 925–960

18 815–830 860–875

19 830–845 875–890

20 832–862 791–821

27 807–824 852–869

Таблица 4Диапазоны частот, специфицированные 3GPP для сетей LTE

Рисунок 11План использования полосы 790–862 МГц


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cellular Network for massive IoT //Еricsson

White paper. Uen 284 23-3278. – January

2016.

2. Trend and Status of NB-IoT protocol in

LTE-A. – Taiwan Association of Information

and Communication Standards, 2016.

3. Тихвинский В.О., Терентьев С.В. Вы-

сочин В.П. Сети мобильной связи LTE/LTE

Advanced: технологии 4G, приложения и

архитектура. – М.: Медиа-Паблишер, 2014.

4. 3GPP TR 36.888. Study on provision of

low-cost Machine-Type Communications

(MTC) User Equipment’s (UEs) based on LTE

(V12.0.0).

5. Robert Young, David Zhang. Introduction

to «Clean-Slate» Cellular IoT radio access

solution. – URL: http://cwbackoffice.co.uk/

Presentation/Wirelessly_Connecting_

IoT_19.06.14_RobertYoung.pdf.

6. 3GPP TR 45.820. Cellular system support

for ultra-low complexity and low throughput

Internet of Things (CIoT) (Release 13),

V13.1.0 (2015-11).

7. Рекомендация МСЭ-P М.1036-4

(03/2012). Планы размещения частот для

внедрения наземного сегмента междуна-

родной подвижной электросвязи.

8. ECC Report 242. Compatibility and sharing

studies for M2M applications in the 733–736

MHz / 788–791 MHz band, 2016.

9. Решение ECC/DEC/(15)01. Harmonised

technical conditions for MFCN in the band

694–790 MHz. – ECC Decision of 6 March

2015.

10. ECC PT1(16)037 rev1. Discussion on

different 3GPP MTC solutions, ECC PT1 # 52.

– Bucharest, Romania, 19–21 April 2016.

Получено 21.07.16

(NB-IoT) существенно повысит конкуренцию в сег-менте беспроводных технологий IoT, где уже набирают популярность LoRa, LPWAN и другие технологии, ис-пользующие нелицензируемые полосы частот.

Технология NB-IoT обладает рядом преимуществ по скорости, массовости производства и, как следствие, по дешевизне. Возможность использовать для NB-IoT освоенные лицензируемые диапазоны частот для опера-

торов мобильных сетей 4G, а также уже развернутое се-тевое оборудование приведет к интенсивному развитию сектора IoT в структуре бизнеса мобильных операторов. Для внедрения технологии NB-IoT на российском рын-ке в ближайшее время потребуется внесение изменений в нормативную правовую базу использования РЧС, а также в правила применения нового оборудования на сетях связи общего пользования.

Перспективы внедрения технологии...

Documents

Transcript of Перспективы внедрения технологии...