По данным одного из последних исследований корпорации IHS Markit, в развитии глобальных сетей с малой потребляемой мощностью (LPWAN) лидируют две технологии Интернета вещей – ​LoRa и узкополосный Интернет вещей, которые намного опережают другие технологии, используемые в LPWAN. Так, среди отстающих оказалась и LTE-M версия сотовых сетей 4G. Когда-то широкое поле развертывания различных технологий LPWAN начинает сужаться. При этом, по оценкам IHS Markit, в 2018 г. было развернуто 150 млн линий LPWAN, в 2023 г. их число достигнет 1,7 млрд среднегодовые темпы прироста за указанный период составят 63%.

LoRa и сотовый узкополосный Интернет вещей намного опережают по развитию LPWAN, использующие другие технологии, что позволяет говорить об их больших перспективах – ​благодаря наличию ранних «победных конструкций» в сфере Интернета вещей. Согласно новому отчету IHS Markit, версия 4G сотовой связи LTE-M занимает третье место, Sigfox также отстает, занимая четвертое место.

Стоит отметить, что некоторые альтернативы только выходят из лабораторий. Например, несколько поставщиков в 2019 г. отгрузят свои первые ИС для 900-МГц версии Wi-Fi под названием HaLow, которая, как ожидается, будет иметь значительные перспективы для соединений на больших расстояниях. А в 2018 г. исследовательский институт CEA-Leti объявил о начале работы над новой опцией, основанной на запатентованной форме волны Turbo-FSK.

Тем не менее, по прогнозам IHS, узкополосный Интернет вещей и LoRa могут претендовать в 2023 г. на 86% всех каналов LPWAN (см. таблицу). Предполагается, что в 2023 г. будет наблюдаться гонка двух технологий-лидеров, причем LoRaWAN будет больше использоваться в частных, а узкополосный Интернет вещей – ​в основном в публичных сетях.

Динамика мировых каналов LPWAN по используемым технологиям в период 2017–2023 гг.

Сегодня ведущим поставщиком современных ИС для узкополосного Интернета вещей, 90% которого развернуто в КНР, является HiSilicon, подразделение фирмы Huawei. Тайваньская Mediatek занимает второе место по поставкам кремниевых ИС для узкополосного Интернета вещей, а китайская RDA Unisoc – ​третье. Узкополосный Интернет вещей берет свое начало в технологических разработках британского стартапа Neul, приобретенного Huawei в 2014 г.

Отстающий рынок ИС для LTE-M возглавляет корпорация Qualcomm, за которой следуют Sequans и Altair. Semtech, безусловно, является доминирующим поставщиком ИС для LoRa – ​эта технология в настоящее время наиболее распространена в LPWAN. На данный момент LPWAN нашли наибольшее применение в таких секторах, как умные счетчики и коммунальные услуги, управление активами и связные пространства (см. рисунок).

Источник: IHS Markit

Основные сферы применения LPWAN

В целом около 54% развертываний LPWAN в 2018 г. было осуществлено в КНР против примерно 23% в Северной и Южной Америке, Европе, на Ближнем Востоке и в Африке. Сегодня развитие узкополосного Интернета вещей в Китае стимулируется за счет реализации проектов умных городов, поддерживаемых правительством. Главные статьи расходов здесь – ​интеллектуальные измерительные приборы различного назначения, парковочные счетчики и системы уличного освещения. Хотя большинство проектов получают субсидии правительства КНР, многие китайские предприятия все еще не заинтересованы в освоении узкополосного Интернета вещей.

Правительство Китая поощряет использование узкополосного Интернета вещей в умных домах для управления электронными замками, детекторами дыма и т. д. Корпорация Huawei применяет его в сельском хозяйстве для повышения эффективности молочных ферм, тем не менее узкополосный Интернет вещей в подобных приложениях до сих пор не получил широкого распространения. В США в сфере умных домов безусловно доминируют Wi-Fi и Bluetooth. Молочные фермы в развитых странах уже работают на высоком уровне эффективности.

И узкополосный Интернет вещей, и LTE-M основаны на 4G LTE. LTE-M предлагает скорость передачи данных, измеряемую в мегабитах в секунду, и, как правило, требует использования более дорогих модулей. В то же время быстродействие узкополосного Интернета вещей ограничено уровнем примерно 200 Кбит/с, но при этом он оснащается более простыми и дешевыми модулями.

Операторы связи в Австралии, Японии, Южной Корее и США тратят на развертывание узкополосного Интернета вещей больше времени, чем их коллеги из КНР, поскольку для их работы требуется подключать новое оборудование к уже действующим сетям. Прежде они быстро адаптировали LTE-M, но только потому, что его можно было поддерживать с помощью обновлений программного обеспечения. Тем не менее у них были проблемы с реализацией LTE. Большинство фирм в указанных странах тратят слишком много времени на этапе тестирования. Например, за I и II кв. 2019 г. фирма Sequans показала меньшие, чем ожидалось, доходы от LTE-M, при том что она была самым активным сторонником данной технологии. С самого начала у подобных фирм имелись оптимистичные ожидания, но оказалось, что конструкция LTE-M дороже и не рассчитана на массовое развертывание. Представители Sequans считают, что узкополосный Интернет вещей лидирует в КНР, потому что эта технология была введена правительством страны в обязательном порядке, а за пределами Китая успехи LTE-M обусловлены только рыночным спросом из-за отказа от более старых технологий, таких как CDMA, 2G и 3G. Поскольку LTE Cat.M1 обладает достаточными возможностями, он заменит большинство устаревших межмашинных соединений промышленного Интернета вещей. Это уже наблюдается в Северной Америке и Японии, где LTE-M был развернут в первую очередь.

Объем развертывания сетей узкополосного Интернета вещей будет на 80% обусловлен фактором КНР, где он используется в основном для новых приложений, когда необходимо создавать новые устройства и обладать проверенной бизнес-аналитикой. Sequans предоставляет технологии как для LTE-M, так и для узкополосного Интернета вещей (развернутые и работающие) и является единственной некитайской компанией по производству микросхем, предназначенных только для узкополосного Интернета вещей.

LPWAN появились в начале 2015 г., когда фирма Sigfox собрала 115 млн долл. венчурного финансирования для развития данной технологии. После этой сделки появились другие конкуренты, такие как OnRamp, но LPWAN по-прежнему находятся на этапе становления. Это – ​основной фактор того, что в ближайшем будущем большинство случаев развертывания LPWAN будет связано с технологией LoRa и узкополосным Интернетом вещей.

С развертыванием LPWAN также связаны определенные проблемы. В настоящее время IHS Markit отслеживает 20 вариантов их устранения.

Merritt Rick. IoT Nets in Two-Horse LPWAN Race. EE Times, June 5, 2019: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1334892