С каждым годом процесс урбанизации бьет рекорды. Общее количество людей, проживающих в городах, по разным оценкам составляет 4 млрд. По прогнозам UNICEF, к 2050 году в мегаполисах будет обитать около 70% мирового населения. Увеличение населения означает не только расширение самих городов и их агломераций, но и рост потребностей. Чтобы удовлетворять эти запросы, а также максимально эффективно использовать пространство, города должны становиться умными. По-настоящему умными.
Город тысячи устройств
К сетям беспроводной связи сегодня подключено около 16 млрд устройств. Преимущественно это телефоны, ноутбуки и планшеты. Вполне привычные нам вещи. Однако уже в ближайшем будущем количество подключенных устройств вырастет на порядок.
Согласно последнему прогнозу Ericsson Mobility Report, в 2022 году количество подключенных девайсов будет равняться 29 млрд, 18 млрд из которых будут относиться к устройствам мира умных вещей (без учета смартфонов, планшетов и пр.).
Это означает, что множество датчиков, сенсоров, регуляторов самых разных типов будут встроены в предметы обихода вместе с чипами для связи, превращающими обычные вещи в гаджеты. Промышленные установки, медицинское оборудование, общественный и грузовой транспорт, городская инфраструктура — подключенным окажется все.
Что нужно, чтобы "подключить" город?
По большому счету, для создания "умного города" нужно всего две вещи: наличие подключенных устройств и канала связи, который позволил бы им "общаться" между собой и с центром управления.
При этом связь для передачи IoT-данных должна быть одинаково надежной во всех уголках города − как на улице, так и в помещениях. Мобильные сети с их практически повсеместным распространением и высокими стандартами безопасности являются идеальным выбором для обеспечения IoT-коммуникаций. Но не все так просто.
Несмотря на бурное развитие мира Интернета вещей, основная задача мобильных сетей все еще заключается в обеспечении доступа абонентов к мобильному широкополосному интернету. Однако у системы "умного" города требования к покрытию могут значительно отличаться от потребностей обычных пользователей. Например, доступ к сети должны иметь датчики затопления, установленные глубоко в канализационных шахтах, а подключенные счетчики в подвале частного дома должны своевременно передавать данные провайдеру электроэнергии. Естественно, эти зоны выходят за рамки стандартного покрытия, ведь спроектированная под абонентов сеть не предполагает наличия сети в таких "труднодоступных" местах. Разве что сантехники создадут такую потребность, начав массово вести онлайн-трансляции из затопленных канализационных шахт!
Решают эту проблему недавно стандартизованные технологии передачи данных Cat-M1 и NB-IoT. Оба этих решения разворачиваются поверх существующих LTE-сетей и обеспечивают связь, необходимую для поддержания тысяч IoT-устройств.
Чтобы лучше понимать возможности этих решений, мы смоделировали различные сценарии массового внедрения технологий умного города. В результате нам удалось выяснить, что при использовании частотного диапазона 800 МГц, в труднодоступных местах эти стандарты обеспечивают связью 99% устройств. Для сравнения, обычные LTE-сети могут подключить всего 77% девайсов в этих местах. А в частотном диапазоне 2,6 ГГц разница еще более существенная: в то время как Cat-M1 и NB-IoT покрывают около 90% устройств, LTE-сети подключают не более 35%.
Как не запутаться в стандартах?
Какую технологию внедрять − Cat-M1 или NB-IoT − напрямую зависит от того, какие проекты предполагается реализовывать в городе.
Cat-M1 подойдет для поддержания приложений, генерирующих как малые, так и большие объемы передаваемой информации. Например, это могут быть "подключенные" мусорные баки или "умные" системы экстренного реагирования со встроенной возможностью удаленного голосового управления из командного центра.
NB-IoT — это решение для огромного количества "подключенных" устройств, передающих исключительно малые объемы информации. К ним относятся, например, детекторы дыма или подключенные счетчики.
Однако вне зависимости от того, какие IoT-проекты будут выбраны для реализации, одной из основных предпосылок для их развития является наличие LTE-сетей.
Быстрее. Выше. Сильнее
LTE-сети уже сегодня обеспечивают базу для реализации "массового" Интернета вещей в городах. Но для ряда проектов, где от передачи сигнала без задержки зависит безопасность и даже жизнь людей, существующих технологий недостаточно.
Рассмотрим для примера концепцию автономного общественного транспорта. Ожидается, что внедрение самопилотируемых автобусов может разгрузить дороги и существенно сократить расходы на их содержание. Однако камнем преткновения здесь остается вопрос безопасности пассажиров и прочих участников дорожного движения. Чтобы решить эту проблему, необходимо обеспечить возможность экстренного вмешательства в управление автобусом − удаленно из центра управления.
Для этого потребуются сети, гарантирующие надежное высокоскоростное покрытие с минимальной задержкой для постоянного стримминга видеосигнала и мгновенной передачи команд от оператора к транспортному средству. Решить эту задачу смогут сети пятого поколения.
Чтобы проверить, как это работает в реальной жизни, недавно мы совместно со Scania испытали самопилотируемые городские автобусы в городе Седертелье (Швеция). В ходе пилотного проекта данные от сенсоров автобуса и видеопоток в высоком разрешении передавались в центр управления по тестовому сегменту 5G-сети. Это позволило снизить задержку в передаче сигнала до 4 м/сек (для сравнения, задержка в сети 3G составляет от 100 до 500 м/сек)! Интересная деталь: в ходе проекта было выявлено, что основная причина задержек кроется не в сети, а в физических механизмах, выполняющих команду оператора непосредственно в автобусе. Поэтому просто переделать существующие автобусы на "беспилотные" не получится — нужны будут новые конструкции, учитывающие этот нюанс.
Самопилотируемый транспорт − это всего лишь один из множества реализованных пилотных проектов для города, использующих возможности сетей нового поколения. Несложно представить, что после коммерческого запуска 5G-сетей в мире широкое распространение получит телемедицина, удаленное управление машинами, а массовое внедрение технологий умного города муниципалитетами повысит качество жизни людей.
Когда украинские города станут умными?
Наблюдая за стремительным развитием западных стран, возникает логичный вопрос, когда же города станут по-настоящему умными в Украине? Поскольку запуск 4G планируется только на следующий год, ожидать мгновенного преобразования городов в Smart City не стоит. Но движение в этом направлении можно отметить уже сейчас в виде успешных отдельных проектов.
Например, умные технологии уже делают нашу столицу инклюзивной. В конце прошлого года на переходе на Майдане установили систему Bluetooth-маячков, подающих сигналы на специальное мобильное приложение, помогающее незрячим людям безопасно переходить улицу.
Получают пользу от умных технологий и правоохранительные органы. Удаленный контроль за безопасностью граждан, раскрытие угонов и преступлений с помощью умных систем — уже не фантастика для киевлян. В столице установлено более четырех тысяч специальных камер, и еще столько же ожидаются в ближайшем будущем. Изображение от этих камер мгновенно выводится на экраны в высоком разрешении в специально оборудованном ситуационном центре.
В Киеве построен городской дата-центр, в котором планируется аккумулировать и обрабатывать всю информацию от городских систем и сервисов с максимальной безопасностью.
Как видно по примерам выше, готовность использовать "умные" городские решения уже сформирована, поэтому как только появится техническая база в виде LTE-сетей, мы с большой вероятностью сможем наблюдать, как быстро будут "умнеть" наши города.