В статье рассказываем о текущей ситуации на мировом рынке сотовой связи, отключении сетей 2G/3G и о перспективах сети LTE для M2M-устройств в контексте терминалов WRX.
В 2022 году мы выпустили первый терминал 4G TELEOFIS WRX1008-R4U. Решение разрабатывалось на перспективу замены терминалов 3G, поскольку спрос на устройства с поддержкой более высоких скоростей в последние годы ощутимо вырос.
Сегодня заказчики приобретают устройство для шкафов автоматики, котельных, трансформаторных подстанций. Решение 4G подтвердило свою востребованность для широкого круга пользовательских задач:
- Передает данные с ПЛК, контроллеров, счетчиков на скорости до 150 Мбит/сек
- Может использоваться как роутер и обеспечивать повышенную безопасность благодаря различным протоколам VPN, в том числе, с поддержкой шифрования
- Может работать как преобразователь протоколов Modbus RTU/ASCII — Modbus TCP для объединения в сеть устройств с портами RS-232, RS-485, Ethernet.
В то же время некоторые пользователи обратили внимание, что в WRX1008-R4U нет поддержки CSD, в отличие от других наших терминалов.
Разбираемся, почему этой опции нет и насколько она необходима в 4G-терминале или модеме.
Тенденции на отключение 2G и 3G в мире
В 2016-2017 годах сотовые операторы по всему миру анонсировали отключение сетей 2G и 3G для рефарминга (перераспределения) частот в пользу 4G и 5G. Процесс начал набирать темпы в 2020 году и активно продолжается по сей день. США, например, к 31 декабря 2022 года полностью отключили своих пользователей от 3G.
По данным Всемирной ассоциации поставщиков мобильного телекоммуникационного оборудования (GSA), на конец 2022 года такие страны, как США, Китай, Австралия, ЮАР полностью отказались от сети 2G, тогда как вся Европа и Индия планируют сделать это в ближайшем будущем.
На графике GSA, который ассоциация представила в своем отчете в конце 2022 года, наглядно видно, что масштабное отключение сетей 2G планируется к 2025 году.
К глобальной тенденции отказа от сетей 2G/3G уже подключилась вся мировая компонентная промышленность. Крупнейший производитель модулей связи Telit на своем сайте рекомендует не использовать модули 2G и 3G для новых разработок и переходить на LTE. У другого ведущего производителя SIMCom в ассортименте осталось всего шесть модулей 2G, ни один из которых не поддерживает режим CSD. Чипсеты с CSD также снимают с продаж.
Перспективы 2G (GPRS, CSD) в России
В России ситуация с 2G обстоит несколько иначе.
Во-первых, по GPRS и по CSD в нашей стране работает огромное количество устройств M2M/IoT: счетчики, датчики, банкоматы, насосы и др. Это сферы, где важна не скорость, а надежная передача данных и большой радиус покрытия при низкой стоимости оборудования. Сеть 2G все это предоставляет.
Во-вторых, в условиях обширной географии РФ не получится быстро и безболезненно отключить сети 2G. Количество базовых станций (БС) у нас приближается к миллиону, из которых вышки 2G составляют ¼ часть. Чтобы заменить всю инфраструктуру, потребуется огромное количество средств, которые операторам выгоднее вложить в более современные стандарты. Поэтому в перспективе 5 лет отказываться от сетей 2G, а значит и от GPRS-модемов не будут. По оценкам ключевых игроков рынка, до 2030 года эта технология в России еще будет работать.
Однако утверждать то же самое про режим CSD нельзя. Цена на услугу уже сегодня превышает стоимость более скоростного GPRS. Таким образом операторы пытаются покрыть расходы на поддержку старых БС и снизить количество пользователей CSD.
На «большую четверку» сотовых операторов сегодня приходится лишь три тарифа для M2M с поддержкой CSD. В абонентскую плату обязательно включены пакет интернета и SMS. Пакет CSD в эту стоимость, как правило, не входит и подключается дополнительно. Одна минута звонка обойдется вам примерно в 1,4 рубля. Если представить сотни устройств, которые регулярно передают показания по CSD, медленное соединение на скорости 9,6 Кбит/сек с поминутной тарификацией за такую цену — это необоснованно дорого.
Вывод: использовать GSM-модемы все еще можно, но выбирать CSD в качестве резервного канала связи в долгосрочной перспективе — ненадежно и рискованно. Переоборудование объектов диспетчеризации может занять несколько лет, поэтому поиск более современной альтернативы лучше начать уже сейчас.
Мы, в свою очередь, по-прежнему планируем выпускать терминалы с поддержкой CSD для клиентов, которые технически пока не могут использовать другие каналы, в рамках классической линейки GSM-модемов RX или GPRS-терминалов WRX.
Когда всё ещё имеет смысл выбирать CSD-модемы?
- Когда на объекте нет альтернатив — связь GPRS часто пропадает или оборудование работает только на старых стандартах
- Для простых задач — например, если требуется редко проводить опрос (тарификация в таком случае не будет дорогой)
Планы по переходу на LTE в РФ до 2025 года
Несмотря на то, что во многих странах мира сейчас полным ходом идет запуск сетей 5G, в России приоритет отдан развитию сетей LTE, как более «привычной» технологии. Среди причин: большие территории, которые не до конца оснащены даже сетями LTE, а также потребность в импортозамещении.
В конце октября 2022 года в Постановление Правительства РФ № 2192″ от 21.12.2020 г. были внесены изменения о перенаправлении госсубсидий для развития сетей 5G на разработки для сетей LTE: «В настоящее время наиболее распространенной и востребованной технологией обеспечения мобильной связи является 4G/LTE. Государственная корпорация „Ростех“ имеет необходимый технологический задел для разработки и производства оборудования 4G/LTE».
Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) на заседании от 23 декабря 2022 года также обязала операторов предоставить график покрытия связью LTE населенных пунктов и дорог по всей территории РФ, чтобы в первую очередь установить базовые станции там, где 4G отсутствует.
К 2025 году сети LTE должны появиться во всех населенных пунктах страны с населением более тысячи человек, а к 2032 году — на всех федеральных трассах
Источник: Минцифры России
Почему для LTE не требуется резервирование по CSD
Для промышленных М2М-решений LTE также становится основной технологией.
Мы выпускаем терминал 4G WRX1008-R4U стандарта LTE Cat.4 — для передачи больших объемов данных на высоких скоростях до 150 Мбит/сек. Он не поддерживает резервирование по CSD, но для данного стандарта это не требуется, так как LTE не подвержен таким проблемам со связью, как GPRS. Соединение остается стабильным практически в любых условиях.
Стандарт более эффективно использует частотный спектр (по технологии OFDMA), имеет высокую емкость канала и позволяет обслуживать большее количество абонентов на одной БС (до 200 абонентов в соте).
LTE также обеспечивает быструю установку соединения и меньшую задержку пакета. Если в сети GPRS задержки составляют от 500 до 3000 мс, то в LTE — максимум до 100 мс. Также важно понимать, что энергопотребление устройств 4G ниже, чем GPRS.
WRX1008-R4U производит резервирование за счет двух слотов для SIM-карт и переключения между стандартами 2G, 3G и LTE. В случае проблем со связью (перегрузка базовых станций, обрыв соединения, задержки трафика) терминал без проблем сможет переключиться на другие поддерживаемые частоты.
Еще одно преимущество терминала 4G в том, что при отключении сетей 2G пользователю не придется менять оборудование. А благодаря широкому набору VPN-протоколов данные можно надежно зашифровать и передать по безопасному каналу связи. Тарификация в сетях 4G будет более выгодной по сравнению с CSD.
В отличие от других терминалов TELEOFIS, WRX1008-R4U имеет расширенное количество линий ввода-вывода. Некоторым заказчикам даже при низких требованиях к скорости передачи необходимы дополнительные GPIO для мониторинга показаний датчиков, контроля технологических параметров (температуры, уровня жидкости, напряжения, протечки), а также подачи нагрузки на устройства.
Заключение
Эпоха 2G и 3G быстрыми темпами близится к своему завершению. Сеть 3G уже отключили во многих странах мира. Сети 2G тоже находятся в процессе выключения или рефарминга под LTE и 5G, но просуществуют дольше 3G, так как в них работает большое количество M2M-устройств. Полное прекращение работы GSM в РФ аналитики планируют к 2030 году.
В России приоритет отдан сетям 4G. В планах операторов на ближайшие несколько лет — покрытие всей территории РФ связью LTE. По мере распространения LTE-покрытия потребность в использовании CSD в качестве резервного канала связи будет сокращаться. Технология LTE не предполагает таких проблем с соединением, как GPRS.
CSD находится под угрозой исчезновения, так как его поддержку убирают из своих продуктов производители электронных компонентов и провайдеры связи. Поэтому делать ставку на CSD как на резервный канал связи в 2023 году нецелесообразно. Тем не менее решения GPRS + CSD будет оставаться рабочей связкой, пока LTE-сети в России полноценно не развернуты.
Именно поэтому мы сохраняем несколько альтернативных линеек для наших заказчиков:
без опции CSD
без опции CSD
с опцией CSD
