Private LTE: почему этим заменяют промышленный Wi-Fi, BLE, LoRa на российских предприятиях +38




Когда связисты разрабатывали стандарты LTE, они сразу подумали про массовое применение для любой беспроводной связи по всей планете. Поэтому внутрь «большого» LTE попадал, например, стандарт NB-IoT для энергоэффективной передачи с одной маленькой батарейки лет так пять подряд (ближайший аналог — BLE), — старый добрый стандарт раций «нажми на кнопку и говори» на случай отказа ядра сети и так далее.

Бум Private LTE (pLTE) в России начался примерно пару лет назад, а первое внедрение — около трёх лет назад. Фактически предприятиям нужен стандарт связи, который отлично подходит для работы с кучей терминалов от датчиков оборудования до диспетчерской связи. Естественно, там, где это возможно, используется старый добрый Ethernet, но есть места типа плавильных цехов, куда кабель либо нельзя прокинуть, либо очень сложно, и места вроде дронов или других подвижных частей оборудования, куда кабель не закинуть вообще. Когда датчиков уже становится много, точно нужна беспроводная сеть.

Коротко, pLTE — это закрытый контур (трафик не выходит за границы предприятия), сразу несколько стандартов связи внутри зоны действия базовых станций, аппаратная или виртуальная симка на каждом терминале, выделение «своих» лицензируемых частот от оператора и интеграция с СОРМ. Практически вы получаете всё нужное беспроводное (пять разных применений) за цену промышленного вай-фая, но есть нюансы.

Собственно, сейчас про эти нюансы я и расскажу.

Как запускается сеть


Внедрение pLTE выглядит так: вы создаёте ядро сети и расставляете базовые станции по территории предприятия. Ядро сети обычно ставится прямо в серверную или коммутационную какого-либо завода либо, если объединяется несколько предприятий в разных точках, — в какой-то промежуточный ЦОД. То есть внешне похоже, как в случае с Wi-Fi-сетью, но есть ряд серьёзных отличий.

Первое отличие — нужен лицензируемый спектр частот. То есть частоты сети будут только и исключительно вашими, и в них никто больше, кроме вас, не залезет. Это позволяет гарантировать время доставки некоторых пакетов. В стандарте 5G вообще прописано время доставки данных, что позволяет строить очень ответственные и критичные контуры. В 4G (LTE) это относится не к финальным данным, а к выбранным пакетам: на практике почти так же, но чуть ниже уровнем.

Частоты сейчас выделяет оператор (тот же самый, который выдаст симки). Вы арендуете полосу у оператора, а он заботится обо всех согласованиях. На Западе есть практика, когда предприятие может купить собственные частоты из гражданского спектра, у нас пока это непросто, но, скорее всего, через несколько лет ситуация изменится. Пока же — через сотового оператора.

Второе отличие — как раз SIM-карты. Редко это физические компьютеры на маленьких пластиковых карточках, чаще это встроенный чип в датчик или терминал, куда нужно передать ключи. Чаще всего речь идёт о пакетах по нескольку тысяч виртуальных симок с особыми тарифами, получается это очень экономично.

Если на предприятии уже есть промышленный Wi-Fi, то возможна интеграция с ним, это обычно не проблема.

Ещё одна особенность — из-за законодательных норм нужна интеграция с СОРМ и СОРМ-2, что в случае Wi-Fi часто не делают либо делают в каких-то других видах. Интеграция выглядит в виде отдельной железки в серверном узле и исходящего канала. Её может обеспечить оператор или интегратор.

Базовые станции в отличие от точек доступа Wi-Fi нельзя двигать просто так без уведомления: перемещение БС может вызвать частотный конфликт или помехи, поэтому нужно сообщать оператору, а он уже перерасчитает спектр для соседей. Собственно, вполне понятное требование для выделенного спектра.

Если вам нужно подключить удалённую небольшую точку, то можно взять оптику или VPN-соединение и поставить на месте ещё одну базовую станцию, например, небольшую фемтосоту. То есть сеть получается по всем филиалам.

После этого у вас на предприятии есть беспроводная сеть, которая даёт сразу много сервисов.

Что может pLTE «из коробки»


Собственная голосовая связь. Базовыми станциями сотовой сети можно пользоваться ровно так, как это делали в эпоху 2G, 3G и 4G для обычной голосовой связи (в версии «только 4G» будет только VoLTE). В случае предприятия это либо собственные телефоны (как правило, это взрывозащищённые, водостойкие и т. п. терминалы), либо же телефоны сотрудников, куда ставится физическая или виртуальная SIM-карта. То есть обычная сотовая связь в пределах нескольких километров от базовой станции. Но эта связь внутренняя, то есть трафик голоса не выходит за пределы предприятия.

Высокоскоростные потоки данных. Это то, что вы привыкли считать доступом в Интернет на 4G, по факту же в pLTE — соединение в беспроводную быструю сеть. Для всех устройств, запитанных от сети, это стандартный формат передачи данных. Чаще всего бывает полезен на видеокамерах, поверх видеопотока которых есть какая-нибудь хитрая аналитика. Это те самые камеры, которые смотрят на конвейеры, чаны с металлом, которые стоят на проходных, складах и так далее. Ну то есть обычная сеть для данных.

Энергоэффективная передача данных. Это NB-IoT, который «из коробки» доступен на pLTE-станциях. То есть вы можете взять огромное количество датчиков на батарейках, разложить их по предприятию и знать, что они передают данные от своей батареи три–пять лет. Либо поставить такие же терминалы на носимые: на оборудование работников, в транспорт и так далее.

Mission Critical PTT — стандарт связи по нажатию кнопки на устройстве. Это и удобная связь «как на рациях» без долгого установления соединения, и деградационный протокол, который позволит работать в случае отказов части сети. По сути, это некая реализация voice over IP, которая создаёт p2p-связи, используя минимально доступный фрагмент сети, что и позволяет делать её Mission Critical. Когда сеть полная, её пакеты по умолчанию приоритезируются.

Фиксированная телефония. Это не нужно в новых сетях, но на старых предприятиях часто есть имеющаяся сеть физических телефонов (включая дисковые), которые соединяются с какой-либо местной мини-АТС. Это всё тоже из коробки интегрируется с pLTE и соединяется с телефонией по воздуху. И да, кстати, можно и на обычный голос назначать короткие номера внутри своей сети.

Для каждого типа связи и каждого сервиса можно настроить свой уровень. То есть для камеры, транслирующей процесс бурения, можно выставить приоритет выше, чем для нефтяника, качающего видео из Одноклассников. Приоритеты регулируются администратором pLTE в интересах предприятия.

Учитывая свой спектр, сигнал будет передан с таким-то уровнем приоритета и понятным (но не гарантированным) временем доставки. В обычных Wi-Fi-сетях это практически недостижимо. Как я говорил, в Private 5G ещё можно устанавливать сверхнадёжную связь для гарантии времени доставки нужных данных: там уже гарантируется и время прибытия тоже.

Ещё аспекты для России


Есть проблемы с оборудованием и софтом. Из-за санкций пока не очень понятно, что с поставками нужного железа из-за рубежа. Есть проблемы с платформами, но наши отечественные IoT-платформы уже практически не уступают по уровню развития западным. В целом все новые интеграции делаются сейчас на доступном железе и российских платформах.

Решение Private LTE стабильно, обкатано на множестве предприятий, даёт повторяемый результат в обычных условиях. В России проблемы могут быть только при интеграции на добывающих на Крайнем Севере, где исходящий канал — только спутник, но там у всех сложности. В целом система стала понятной и универсальной. Оборудование наземное, и базовые станции очень хорошо проработаны. Опорная сеть продумана. Носимых терминалов за последнюю пару лет стало больше, в том числе специализированных терминалов, в том числе с PTT Mission Critical, влагозащитой и т. п. Появляется много устройств со встроенными модемами LTE с датчиками, которые легко и просто подключают к сети всю номенклатуру хозяйства.

При этом pLTE-терминалов для сложных сред сейчас меньше, чем для Wi-Fi, например, с защитой от искры номенклатуры меньше. Сейчас для выживания после взрыва pLTE-датчиков особо нет, а для горнорудной промышленности Wi-Fi-датчики есть. Но pLTE развивает Интернет вещей, а Интернет вещей развивает pLTE, поэтому это скорее вопрос времени.

Дальше: pLTE не вытеснит всех других стандартов, у каждого стандарта есть своя ниша. Но этот набор стандартов «дружит» со всем остальным, то есть сразу заявлен как максимально универсальный. Экосистема pLTE требует более-менее развитой ИТ-экосистемы.

Собственно, вот так это выглядит. Если у вас есть вопросы по тому, как это, что это и какие там нюансы, — пишите в комментарии или в личку по почте VSHaporov@t1-integration.ru.




Комментарии (10):

  1. ivankudryavtsev
    /#24597124

    Del

  2. v0rdych
    /#24597274 / +5

    Из какой нормативной базы вытекает необходимость СОРМ, если это закрытый контур предприятия?

    О какой интеграции с промышленным WiFi идет речь?

    Как именно PTT на рациях в pLTE будет работать при отказе ядра pLTE, учитывая, что он работает фактически как IMS?

    Для private 5G URLLC (вы же его имеете в виду, когда говорите о сверхналежной связи в 5g) какие сейчас доступны UE (CPE/модемы/чипы) на рынке РФ? И какие вендоры RAN, доступные в РФ поддерживают URLLC?

  3. courser
    /#24597490 / +5

    "pLTE — это_закрытый_контур (трафик_не_выходит_за_границы_предприятия)"
    "и интеграция_с_СОРМ. "

    автор не видит здесь противоречий?

    • holyx
      /#24599274 / +1

      Если товарищ майор приписан к этому предприятию, то противоречий нет.

  4. vrangel
    /#24597850 / +1

    Как выделяются коды mcc mnc для частных lte сетей?

    • booyakacrew
      /#24598402

      MCC: 999, MNC: 99 или 999 в приватных сетях без роуминга.

      • vrangel
        /#24598444

        На форумах пишут, iOS не поддерживает эту комбинацию. Для мобильных телефонов только андроид.

  5. Yuriks111
    /#24601240

    спасибо за статью. расскажите про опыт аренды частот:

    как операторы на это смотрят? они вроде хотят сами pLTE продвигать и просто оттдавать спектр которого не хватает вроде бы выгодно

    как арендуется спектр? на БС или на территорию?

    пс требование сорм возможно вытекает именно из за аренды лизензируемого спектра

    • vrangel
      /#24601290

      Я думаю, тут надо смотреть на законодательство РФ. Я в этом не силен, но, возможно, в РФ нет базы для именно аренды частот. Скорее всего, формально инфраструктура пренадлежит оператору и он же занимается всем документальным оформлением.

    • vorphalack
      /#24601294

      на самом деле «нелицензируемого» спектра вообще нет, есть разные лицензии. где-то любой может дудеть с соблюдением ограничений, где-то — нужно получать лицензию на территорию и конкретного пользователя.