چرا NB-IoT ؟

همانطور که در اولین مقاله این مجموعه گفتیم، NB-IoT اتصال اشیاء را به یکدیگر امکان‌پذیر می‌کند. حدود ده سال است که بازار LPWA ها (Low Power Wide Area) به وجود آمده و تکنولوژی جدیدی محسوب نمی‌شوند. تکنولوژی‌هایی که درحال حاضر در این بازار حضور دارند، پراکنده و غیراستاندارد هستند، به همین علت نقصان‌هایی نظیر غیرقابل‌اعتماد بودن، امنیت کم و هزینه‌ی اجرایی و نگهداری بالا را دربردارند. علاوه بر این، پوشش دادن انشعابات جدید‎ شبکه نیز پیچیده است. از سوی دیگر مدیریت کلان‌داده‌ها کار دشواری است؛ بنابراین اپراتورها می‌توانند علاوه بر فروش واسط‌های کاربری، از طریق فروش و به اشتراک‌گذاری داده‌ها نیز به همکاری با صنایع مرتبط بپردازند.

1- ایجاد بازار برای خدمات و کاربردهایی با توان ‌مصرفی کم

1.1- گسترش IoT و رشد تقاضا برای LPWA

اینترنت اشیا (IoT) از تخیل به واقعیت تبدیل شده است. به نقل از سازمان بین‌المللی انرژی، تا سال 2020، بیش از 14 میلیارد دستگاه بر بستر شبکه کار خواهند کرد. در این آمار تخمین زده می‌شود که 3.2 میلیارد نفر از اینترنت استفاده می‌کنند. اینترنت اشیا، وسعت مرزهای اینترنت را از کامپیوترهای هدایت‌شده توسط انسان‌ها به دستگاه‌های هوشمند خودکار گسترش داده است. معمولاً این دستگاه‌ها برای نظارت و کاربری از راه دور به شبکه متصل می‌شوند و در بیشتر موارد، مصرف‌کنندگان تجاری و شخصی می‌توانند اپلیکیشن‌های IoT را از طریق گوشی‌ها و تبلت‌های هوشمند و اپلیکیشن‌های موبایلی که به سرورهای وب متصلند، کنترل کنند.

بسیاری از اپراتورهای موبایل بخش‌هایی از تجارت خود را به IoT/M2M اختصاص داده‌اند تا به شرکت‌هایی که از مزایای اینترنت اشیا بهره می‌برند و تعدادشان رو به افزایش است، خدمات‌رسانی کنند. اپراتورهای بزرگتر حتی به خدمت‌رسانی به بخش بزرگتری از زنجیره‌ی ارزش روی آورده‌اند تا سود بیشتری به دست آورند. با وسعت یافتن بازار، بدیهی‌ است که موارد استفاده‌ بسیار بیشتری برای IoT ایجاد خواهد شد که شبکه‌های رادیویی سیار متداول مناسب آنها نیستند.

دلایل این امر واضح‌اند: پوشش، عمر باطری و هزینه دستگاه. اولاً، پوشش: شبکه‌های رادیویی سیار موجود، پوشش‌های منطقه‌ای بسیار خوبی در بازارهای ثابت دارند. با این حال، بسیاری از «اشیا متصل» احتمالی در مناطق دوردست و دور از ایستگاه های رادیویی شبکه سیار قرار دارند. حتی اگر پوششی موجود باشد معمولاً ضعیف است که منجر می‌شود فرستنده دستگاه توان مصرفی بالاتری داشته باشد و درنتیجه باطری را زودتر تمام کند. به علاوه، شبکه‌های سیار فعلی برای کاربری‌هایی که گهگاه میزان کمی از داده‌ها را می‌فرستند بهینه‌سازی نشده‌اند. باطری‌های با عمر چندساله در کنار دستگاه‌های ارزان قیمت، با استانداردهای شبکه سیار امروزی قابل فهم نیستند، چرا که مکانیسم‌های صرفه‌جویی در انرژی را پشتیبانی نمی‌کنند.

سومین جنبه، هزینه دستگاه است: دستگاه‌های موبایلی که با GSM، 3G و LTE کار می‌کنند برای کاربری‌های متنوعی نظیر ارسال صدا، پیام و داده با سرعت بالا طراحی شده‌اند. با این حال، کاربردهایNB-IoT از هیچ‌یک از این موارد استفاده نمی‌کنند و تنها نیاز است که از میزان پایداری مناسبی برخوردار باشند و از آنجایی که حجم کمی از داده‌ها را ارسال می‌کنند نیاز به پهنای باند زیاد ندارند. بسیاری از موارد استفادهNB-IoT به دستگاه‌های ارزان‌قیمت نیاز دارند؛ نه فقط به دلیل کارآیی بالا، بلکه به دلیل جنبه‌های عملی نظیر نصب آسان یا خطر دزدی.

به طور خلاصه، بازار قدرتمندی برای تقاضاهای رو به افزایش کابردهایNB-IoT وجود دارد، درحالیکه شبکه‌هایی که بتوانند به درستی در اختیار این پروژه‌ها قرار بگیرند هنوز موجود نیستند. این پژوهش ترندهای موجود در بازار برای اپلیکیشن‌های NB-IoT را بررسی می‌کند و تکنولوژی را که اپراتورها برای ورود به این تجارت تازه می‌توانند انتخاب کنند به بحث می‌گذارد.

1.2- موارد استفاده و بازار بالقوه NB-IoT

در مطلب قبل اشاره کردیم که NB-IoT چه برتری نسبت به سایر تکنولوژی‌ها دارد. به طور کلی انتظار می‌رود که بازار جهانی اینترنت اشیا تا سال 2020 هزاران میلیارد دلار ارزش داشته باشد. بازار NB-IoTنیز زیر مجموعه‌ای از همین بازار است و لازم است که اپراتورها درمورد سود کشورهایی که در این حوزه فعالیت دارند اطلاعات داشته باشند.

پیش از بررسی کشورهای مشخص شده، لازم است صنایع و اتحادیه‌هایی را بشناسیم کهNB-IoT می‌تواند به ارزششان بیفزاید. در شکل 1، 9 صنعتی نشان داده شده‌اند که رونق بازار NB-IoT بر روی آنها تأثیرگذار خواهد بود:

شکل 1: صنایع هدف برای خدمات NB-IoT

(کشاورزی هوشمند- سلامت/سلامت الکترونیک- امنیت- تولید- شهر هوشمند- انرژی و صنایع- خانه هوشمند)

در تحقیقاتی که بر اساس تقسیم‌بندی کشورها صورت گرفته است، داده‌های اجتماعی و جمعیت‌شناسی انجام شده است میزان مقبولیت کابردهای متفاوت NB-IoT را در پنج سال آینده پیش بینی شده است .

پیش‌بینی‌ها براساس موارد استفاده نشانگرکابردهای مختلف برای NB-IoT است که در بیش از یک صنعت قابل توسعه هستند. گزارشات کنونی شامل بیش از پنجاه مورد استفاده است و دسته‌بندی‌های مختلفی از خدمات را پوشش می‌دهد:

• اندازه‌گیری هوشمند (در شبکه هوشمند برق‌رسانی، گاز و آب)
• سامانه مدیریت تسهیلات
• سیستم های امنیتی و هشدار آتش‌سوزی در خانه‌ها و مراکز تجاری
• وسایل شخصی برای اندازه‌گیری پارامترهای سلامت (گجت‌های پوشیدنی)
• ردیابی افراد، حیوانات و اشیا
• زیرساخت های شهر هوشمند نظیر تیرهای چراغ‌برق و سطل‌های زباله
• تجهیزات متصل‌شونده به دستگاه‌های صنعتی نظیر ماشین‌های جوشکاری و ماشین فشار

شکل دوم نمونه خروجی پیش‌بینی سود پنج‌ساله توسط هوآوی در آلمان در 9 صنعت مختلف را نشان می‌دهد:

شکل دوم: پیش‌بینی سود پنج ساله NB-IoT در آلمان

مجموع 1.67 میلیارد دلار در پنج سال، برابر با سود سالانه 334 میلیون دلار. این به معنی افزایش سود 2.2 درصدی اپراتورهای فعلی آلمان درصورت راه‌اندازی سرویس‌های NB-IoT است. همین موضوع حاکی از آن است که NB-IoT یک حوزه تجاری آینده‌دار است که اپراتورها باید هم‌اکنون در آن سرمایه‌گذاری کنند، البته درصورتی که نمی‌خواهند دیگران پیش از آنها به این بازار جذاب دست پیدا کنند.

2- ایجاد تکنولوژی‌های کم‌مصرف

2.1- مقدمه‌ای برای NB-IoT (بهترین راهکار LPWA)

همانطور که پیش از این اشاره شد، سرویس‌هایی که شبکه‌های گسترده کم مصرف را به حرکت درمی‌آورند بیشتر به پوشش گسترده و قدرت نفوذ بالا، مصرف پایین انرژی و تعداد اتصال‌های زیاد نیاز دارند. تکنولوژی نام‌برده چندین ویژگی ذاتی دارد که آن را به بهترین راه‌گشای گسترش LPWA تبدیل می‌کند.

شکل 3: قابلیت‌های NB-IoT

پوشش داخلی اصلاح شده: +20db بهتر از GSM مصرف کم انرژی: عمر ده ساله باطری اتصال کلان: 50 هزار اتصال در هر ایستگاه رادیویی شبکه سیار

به علاوه حدود 80% موارد استفاده LPWA، مصرف انرژی پایینی دارند؛ از کاربردهایی مانند کنتور هوشمند، پارکینگ هوشمند و تکنولوژی‌های پوشیدنی تا شبکه‌های هوشمند. زمانیکه قابلیت‌های ذاتیNB-IoT را با تکنولوژی‌های دیگر شبکه‌های گسترده کم‌مصرف نظیر e-MTC، SigFox و LoRaWAN مقایسه می‌کنیم، NB-IoT قابلیت اجرایی بهتری دارد. علاوه بر این، وقتی تکنولوژی‌های پیاده سازی شبکه رادیویی، سناریوی پوشش، ترافیک درگاه‌های دریافت، ارسال و قابل اعتمادبودن شبکه را بررسی می‌کنیم، متوجه می‌شویم که NB-IoT مناسب‌ترین فناوری است.

از زاویه دید اجرایی، NB-IoT پوشش +20db، تعداد اتصال‌های بیشتر، طول عمر باطری بیشتر و پهنای باند 200 کیلوهرتز را ضمانت می‌کند، درحالیکه سایر تکنولوژی‌های یاد شده توانایی‌های کمتری دارند.

NB-IoT اکوسیستم‌های گسترده‌ای دارد، بیشتر به این دلیل که توسط اپراتورهای برتر جهان پشتیبانی می‌شود. مهم‌تر اینکه راهکارهای بدون مجوز نمی‌توانند پایداری و امنیت را تضمین کنند.

2.2- سناریوهای گسترش NB-IoT

تکنولوژی‌های موردتوافق اخیر 3GPP برای گسترش NB-IOT سه سناریوی گسترش را پیشنهاد می‌دهند: guard band، In band و stand alone . توسعه in band بیشتر از پهنای باند بهره‌برداری می‌کند، درحالیکه guard band با استفاده از پهنای باند موجود در guard band شبکه LTE فعلی صورت می‌پذیرد، از طرف دیگر in band از همان بلاک منابع در حامل LTE شبکه‌های LTE استفاده می‌کند.

2.3- باند پایین، انتخابی بی‌نظیر برای گسترش سریع

باند پایین، به خاطر کارایی عالی در زمینه پوشش شناخته شده است؛ به علاوه لوریج (leverage) کردن ویژگی‌های ذاتی این باند فرکانس در گسترش NB-IoT تأثیر بسیاری دارد. چند اپراتور در جهان از باند فرکانس 900مگاهرتزی برای توسعه صوتی GSM به خاطر قابلیت بالای پوشش استفاده می‌کنند. این امر امکان پذیر است چرا که باندهایی با چنین فرکانس‌های پایینی قابلیت تکثیر و نفوذ داخلی فوق‌العاده بالا دارند.

مطالب تخصصی حوزه شهر هوشمند و اینترنت اشیا را با ما دنبال کنید.

---