Ситуация с радиочастотным обеспечением узкополосных беспроводных сетей связи IoT в полосах радиочастот, используемых в общем порядке, более оптимистичная. И сети NB-IoT для наиболее низкоскоростных и энергоэффективных устройств, и сети LTE-eMTC могут внедряться в рамках ранее выделенных полос радиочастот.
Следует отметить, что решением ГКРЧ от 28 декабря 2017 года N 17-44-06 "Об использовании полос радиочастот радиоэлектронными средствами стандарта LTE и последующих его модификаций в режиме NB-IoT" разрешено использование полос радиочастот 453-457,4 МГц и 463-467,4 МГц, 791-820 МГц, 832-862 МГц, 880-890 МГц, 890-915 МГц, 925-935 МГц, 935-960 МГц, 1710-1785 МГц, 1805-1880 МГц, 1920-1980 МГц, 2110-2170 МГц, 2500-2570 МГц и 2620-2690 МГц для применения РЭС стандарта LTE и последующих его модификаций в режиме NB-IoT (далее - РЭС в режиме NB-IoT) на территории Российской Федерации. Основные технические характеристики РЭС в режиме NB-IoT, утверждены и указаны в приложении к решению ГКРЧ от 28 декабря 2017 года N 17-44-06.
При этом наибольшую емкость при прочих равных условиях показывают узкополосные беспроводные сети связи IoT в полосах радиочастот, используемых в общем порядке, в силу их синхронного радиоинтерфейса и отсутствия внешних помех. Так, одна базовая станция с одной несущей NB-IoT с шириной 200 кГц может обслуживать 67 тыс. устройств с достаточно интенсивным трафиком, эквивалентным получению 7500 сообщений в секунду. Каждая последующая несущая будет добавлять возможность подключения порядка 110 тыс. устройств или 12,3 тыс. сообщений в секунду. Выделение 10 каналов или 2 МГц на одной базовой станции только для NB-IoT позволит обслуживать порядка 1 млн. устройств или 100 тыс. сообщений в секунду.
Более сложная ситуация наблюдается с развитием сетей связи стандарта LTE-eMTC, который как ожидается будет внедрен в дополнение к сетям связи стандарта NB-IoT. Данные сети могут быть внедрены в различных диапазонах радиочастот, и, в частности, в наиболее востребованном в Российской Федерации диапазоне радиочастот 1800 МГц. Однако будущее использование LTE-eMTC ожидается и за пределами крупных городов, что потребует расширения зон обслуживания сетей. Для такого использования необходимо использование диапазонов LTE ниже 1 ГГц. В настоящее время ограничения от систем ВРНС в диапазонах 800 МГц и 900 МГц существенно сдерживают такое использование, а диапазон 700 МГц используется для эфирного телевизионного вещания. Для развития сетей LTE-eMTC потребуется высвобождение диапазонов радиочастот 700 МГц, 800 МГц и 900 МГц особенно вне городов в рамках проведения конверсии и перераспределения радиочастотного ресурса.
Таким образом, возможными радиочастотными диапазонами для создания сетей связи "Интернета вещей" с учетом опыта их внедрения за рубежом являются диапазоны 700 МГц, 800 МГц, 900 МГц и 1800 МГц.
В части узкополосных беспроводных сетей следует отдельно рассматривать ситуацию с радиочастотным обеспечением для сетей NB-IoT и еМТС.
Так, единственной сложностью использования диапазонов ниже 1 ГГц для развертывания сетей NB-IoT является наличие ограничений со стороны систем ВРНС (за исключением диапазона 450 МГц), что может быть решено путем частотно-территориального планирования.
Особенности внедрения узкополосных беспроводных сетей связи IoT на основе стандарта еМТС схожи с особенностями традиционных сетей сотовой подвижной связи стандарта LTE, а именно существенные территориальные и мощностные ограничения на работу оборудования, исключающие возможность обеспечения сплошного покрытия. Данные ограничения в будущем могут стать препятствием на пути цифровизации ключевых отраслей экономики за пределами крупных городов, где требуется развертывание сетей LTE в диапазонах радиочастот ниже 1 ГГц. Нужно отметить следующие задачи и мероприятия по их решению:
- в диапазоне 900 МГц требуется проведение конверсии с системами ВРНС;
- в диапазоне 800 МГц требуется проведение конверсии с системами ВРНС и РЛС;
- в диапазоне 700 МГц требуется проведение конверсии с системами ВРНС, а также вывод сетей наземного эфирного телевещания в полосы радиочастот ниже 694 МГц и установление гармонизированного радиочастотного плана для сетей подвижной службы.
Основным преимуществом сетей LPWAN, таких как NB-IoT и LTE-еМТС, в полосах радиочастот, используемых в общем порядке, перед сетями LPWAN в полосах радиочастот, используемых в упрощенном порядке, является предсказуемость электромагнитной обстановки и возможность использования безколлизионных методов распределения частотно-временных ресурсов канала. Все это позволяет формировать услуги с заданным уровнем качества и надежности, которые путем настройки сети могут варьироваться в широких пределах в зависимости от потребностей той или иной отрасли. Помимо вопросов ЭМС, узкополосные беспроводные сети связи IoT в полосах радиочастот, используемых в общем порядке, подлежат сертификации и проверке при вводе в эксплуатацию, что также обеспечивает более высокий уровень надежности и контроля со стороны регулятора.
Данные свойства узкополосных беспроводных сетей связи IoT в полосах радиочастот, используемых в общем порядке, особенно важны для основных социально значимых для государства сфер и областей применения, в которых принципиален высокий уровень надежности и готовности сети. К таким социально значимым сферам деятельности возможно отнести достаточно широкий круг применений IoT. Так, данные о потреблении энергоресурсов или воды могут использовать для управления нагрузками на сети, что требует постоянства и надежности в получении измеряемых значений с таких счетчиков. Нарушения в работе датчиков и актуаторов в системах освещения, тепло-, энерго- и водоснабжения, канализации могут привести к катастрофическим последствиям в плотно заселенных городах.
Кроме того, использование технологий IoT в полосах радиочастот, используемых в упрощенном порядке, в городском хозяйстве, которое является наиболее массовым сегментом применения IoT, может дать техническую возможность для атак на городскую инфраструктуру с использованием множества источников помех на основе взломанных IoT устройств, что практически невозможно в сетях LPWAN в полосах радиочастот, используемых в общем порядке, в силу других принципов организации таких сетей. Таким образом, применение IoT для ЖКХ и коммунальных структур критически важно для жизни и здоровья населения, а их помехозащищенность и надежность целесообразно обеспечивать за счет использования узкополосных беспроводных сетей связи IoT в полосах радиочастот, используемых в общем порядке.