В 2016 году консорциумом 3GPP, который разрабатывает спецификации мобильной связи, была завершена стандартизация технологии NB-IoT (https://www.3gpp.org/news-events/1785-nb_iot_complete), о которой в то время так много говорилось. Какова ситуация спустя пять лет? Оправдались ли ожидания? Много ли сетей запущено в мире? В каких областях она применяется? Какова типовая архитектура сети NB-IoT?
Напомним, что NB-IoT относится к энергоэффективными сетями дальнего радиуса действия (от английского термина Low Power Wide Area, сокращенно LPWA), которая применяется для удалённого сбора показаний счетчиков и датчиков, отслеживания местоположения и во многих других областях, где требуется длительная работа устройства от встроенной батарейки и передается небольшое количество данных. Существует несколько конкурирующих технологий LPWA, которые можно разделить на две группы: к первой относятся технологии на основе стандартов мобильной связи 3GPP (NB-IOT, eMTC, EC-GSM-IoT), которые работают в лицензионном диапазоне и переиспользуют существующую инфраструктуру мобильных сетей 2G и LTE, ко второй относятся технологии, которые работают в нелицензионном диапазоне (например, 868 МГц), такие как LoRaWAN, Sigfox, NB-Fi и требуют строительство новой инфраструктуры.
NB-IoT удалось стать одной из лидирующих технологий LPWA: сегодня более сотни операторов, в том числе и в России, предоставляют сервисы NB-IoT, доступно несколько сотен устройств. Детальная информация доступна в отчетах GSMA (доступен по ссылке https://www.gsma.com/iot/mobile-iot-commercial-launches/) и GSA (доступен со ссылке https://gsacom.com/paper/nb-iot-and-lte-m-april-2021-executive-summary/). Типичными примерами областей, где применяется технология, являются отслеживание местоположения велосипедов, электросамокатов, домашних животных, умные парковки и управление освещением в городах, сбор показаний счетчиков ЖКХ и многие другие.
Чтобы создать радиопокрытие NB-IoT, операторы используют существующие базовые станции LTE, которые программно обновляют до поддержки релиза 3GPP R13 и настраивают необходимый функционал, т.е. не требуется строительства новой радиоинфраструктуры . Это позволяет с минимальными затратами предоставлять новые сервисы на территории всей страны. Хотя функционал NB-IoT и может быть настроен на существующих узлах ядра сети, стандарт 3GPP (спецификация 23.401) предлагает использовать выделенные узлы MME, SGW, PGW с настроенным функционалом NB-IoT. Такой выделенный узел получил название C-SGN (CIoT Serving Gateway Node). Стандарт также предлагает новый сетевой элемент SCEF (Service Capability Exposure Function), который обеспечивает передачу данных “non-IP”, мониторинг сетевых событий и другие важные функциональности для интернета вещей. Большинство операторов выбирают именно архитектуру с выделенными MME, SGW, PGW и элементом SCEF.
Стоит также добавить, что 16-й релиз 3GPP, стандартизация которого была завершена в 2020 году, предлагает новый вариант архитектуры с подключением радиочасти NB-IoT уже к ядру сети 5G SA, т.е. элементам AMF, SMF, UPF.
