V minulých dílech naší série o LTE jsme se věnovali rozdílům jednotlivých standardů LTE a také specifické situaci okolo LTE-Nb. Velkou výzvu pro vývojáře představují regionální specifika pásem a pokrytí a staví techniky před nelehkou volbu modulů a vývoj produktů v odlišných verzích pro různé trhy. Jak je to s LTE M?

Jaké jsou parametry?

Pohled na technická data nabízí celkem jednoznačné srovnání. LTE M1 nabízí větší přenosovou rychlost, menší latenci a na rozdíl od LTE Nb je vždy součástí standardního LTE pásma. Zatímco specifikace 3GPP nechává otázku volby pásma otevřenou, například GSMA doporučuje svým členům pásma 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 20, 25, 26 a 28. Čtenářům, kterým tato čísla nic neříkají, doporučujeme předchozí díly série, ale pro jednoduchost je výběr z pásem 700, 800, 1700,1800 a 1900 MHz.

Řadu dalších informací k požadavků na zařízení lze zjistit u 3GPP nebo u GSMA. Například průvodce pro vývoj zákaznických zařízení https://www.gsma.com/iot/guide1-ltem-consumer-devices/ odkazuje na řadu zdrojů, které poskytují náhled na otázky protokolů nebo bezpečnosti sítě.

Je lepší LTE Nb nebo M?

Technicky je volba poměrně jednoduchá, přenosová rychlost a latence určuje vhodnost pro jednotlivé aplikace. K parametrům přenosu lze dodat ještě fakt, že LTE Nb není vhodné pro „úplně mobilní aplikace“, tedy pro ty, kde se předpokládá přenos dat při pohybu. Zde je potřeba vnímat široký výklad mobility, od telematických aplikací v jedoucím vlaku po sledování kontejnerů na překladištích – obě aplikace lze označit jako mobilní, ale rozdíl je značný.
Dalším kritériem je spotřeba: Zatímco u LTE Nb je všeobecně akceptovanou metou životnost baterie 10 let, u LTE M se reálně hovoří o jednotkách let nebo o podpoře ze zdroje zařízení, případně o solárním napájení. Ne náhodou není LTE M zařazeno mezi LPWAN standardy.
Mimochodem, také u LPWAN se začínají měnit odhady životnosti baterií, protože původní marketingově oblíbený výstřel 10 let je reálný u senzoru nebo aktuátoru, který je po celou dobu životnosti připojený k jedné buňce a minimalizuje se tak otázka odhlašování, přihlašování nebo lokalizace. To je dosažitelné u statických aplikací smart meteringu nebo smart cities, pro většinu dalších aplikací je to nereálný cíl, stejně jako fyzická životnost senzoru 10 let.

Pokrytí, operátoři a globální dostupnost?

Současný stav maluje na mapě jasné hranice. Zatímco v Evropě a v Asii se prosadil Nb IoT, americkému kontinentu (USA, Kanada, Mexiko a Latinská Amerika) dominuje LTE M. Jedná se opět o rozdělení, které výrazně ztěžuje vývoj a prodej globálně dostupných zařízení.

(Aktuální mapa na https://www.gsma.com/iot/deployment-map) 

Evropě dominuje LTE Nb, výjimku tvoří jen několik případů:

• Francie, kde je k dispozici zatím pouze LTE M
• Belgie s LTE Nb i LTE M (Orange)
• Nizozemí s LTE Nb i LTE M (díky konkurenci T-Mobile, Vodafone a KPN)

Užitečná tabulka je stejně jako mapa dostupná na stránkách GSMA.

(https://www.gsma.com/iot/mobile-iot-commercial-launches/)

V Evropě je Nb IoT rozšířen ve variantě LTE Nb, v Asii se ujala varianta, využívající jako nosič síť WCDMA. V USA je LTE Nb k dispozici pouze u T-Mobile, Verizon ani AT&T zatím přesný plán nezveřejnili a je zjevné, že mají jiné priority. To se samozřejmě může brzy změnit díky konkurenčním a politickým hrám okolo 5G. Zatímco ještě loni uváděli rychlé nasazení 5G jako prioritu všichni operátoři a výrobci, poslední aféry zmrazily všechna očekávání. Dá se předpokládat, že MWC v Barceloně přinese nějaký restart.

Proč je ta mapa tak složitá? Důvod je třeba hledat v nedávné historii, kdy v roce 2014 Huawei koupila britskou firmu Neul a na jejím, v té době zcela bezvýznamném konceptu Wieightless-W, využívajícím 200KHz kanál, protlačila specifikaci Nb-IoT. Tu společně s Ericsonnem protlačila do regionů, kde má silné zastupení u operátorů, protože obě firmy v té době neměly vlastní přístup k technoogii LTE, vázanou patenty. 

U map pokrytí, které zveřejňují výrobci modulů, například Quectel nebo uBlox, a které najdeme v desítkách prezentací na slideshare.net, je nutné brát v potaz možné nepřesnosti, způsobené přebíráním z dalších zdrojů a také časovou platnost informací.

(https://www.quectel.com/infocenter/news/453.htm , ublox.com)

Dostupné služby?

V žádné z map se nedozvíme podstatné informace o dostupnosti služeb. LTE M stejně jako LTE Nb ve většině případů představuje pouze službu, spuštěnou v rámci LTE. Z pohledu operátora nepotřebuje žádný speciální hardware a její spuštění vyžaduje pouze podporu na backendu. Kromě samotného faktu, zda je spuštěn daný standard LTE M nebo LTE Nb může operátor přidat nebo vynechat některé důležité součásti.

Vnitřní pokrytí?
Pokrytí pro vnitřní a venkovní aplikace je označováno jako Coverage Enhancement Modes (CE). Mode A je určen pro venkovní pokrytí a v síti je k dispozici vždy, Mode B je určen pro vnitřní pokrytí a v síti být k dispozici nemusí – hlubší pokrytí se nedosahuje změnou rádiových parametrů, ale jinou technikou opakování v datových i řídících kanálech. 
Tento zdánlivý detail, jestli operátor spustí LTE M v módu CE A nebo CE B rozhoduje o dvou zásadních věcech: dostupnost služby v indoor podmínkách a také životnost baterie. Pokud by vývojář podcenil testovací provoz a bateriovou aplikaci vyzkoušel pouze v A módu, reálná spotřeba v síti s módem B může stoupnout o desítky procent, což má vliv na životnost zařízení.

Hlasové služby?
I standard LTE M nechává otevřená zadní vrátka pro hlasové služby. Je ale čistě volbou operátora, zda mu stojí za to poskytovat je v rámci levného LTE M nebo raději dražšího VoLTE nebo GSM/LTE.

Ceny?

Ještě dříve, než začneme vybírat standard a modul, který bude fungovat alespoň v nejdůležitějších regionech, pro které je produkt určen, je důležité ujasnit se zadavatelem faktor provozních nákladů. Zatímco u sítí 2G a 3G s GPRS a dalšími standardy pro přenos dat byly podmínky dlouhodobě stálé a pro všechny stejné, u LTE Nb a LTE M se dají předpokládat velké rozdíly. I když cena za připojení do sítě LPWAN v podobě 1USD/měsíc/node vypadá lákavě, při počtu 10000 zařízení již roční náklady stojí za úvahu. Tam, kde rozhoduje množství přenesených dat, je vhodné zaměřit se na tento faktor – v mnoha případech je konvenční přenos jednoho Mb až 100x levnější než využití LPWAN.

(zdroj: https://www.link-labs.com/)

Vzhledem k tomu, že operátoři nechávají tento trh otevřený zejména pro velké zákazníky, neexistuje transparentní způsob, jak dopředu zjistit cenu bez spolupráce s konkrétním operátorem. Počet SIM nebo eSIM i objemy dat budou určujícím faktorem.

Roaming nebo jen virtuální operátoři?

Tato otázka je zatím s velkým otazníkem i vzhledem k předpokládané mobilitě aplikací. Podle informací z loňského roku se zdá možné, že u LTE M se v globálním měřítku prosadí zejména model virtuálních operátorů. Zatímco roaming předpokládá dohodu operátorů na úrovni carrier mezi sebou, virtuální operátor si zajišťuje své dohody s vybranými carriers podle počtu SIM karet, objemu dat, minut atd. Protože sami operátoři se do služeb okolo LTE M moc nehrnou, nechávají dveře otevřené dalším firmám, které propojí vývoj a prodej zařízení a cloudových služeb. U operátorů si potom transportní služby nakoupí ve velkém. Stejný model naznačuje i předběžný přístup ke službám LTE Nb na evropském trhu.

Hrozby nebo příležitosti?

Cenový faktor a jeho nestabilita bude první věcí, která zbrzdí nasazení LTE M. Zásadní roli bude mít i mezera mezi nabídkou služby (založené na standardu LTE M) operátory a trhem. Výrobci modulů mají moduly, na kterých lze postavit fungující modem, tomu ale chybí protějšek. U firem, které mají cloudová řešení, případně od základu M2M řešení (dnes spíše výjimka), není důvod rychle integrovat LTE M do stávajících systémů. Evropští výrobci, kteří v duchu politického tažení za průmyslem 4.0, připravují řešení pro smart factory, počítají spíše s drátovým Ethernetem a mobilní aplikace tolik neřeší. Firmy, které se soustředí na mobilní aplikace, jako jsou drony zase nemají tak velký tržní potenciál, aby prosadily LTE M na Evropském trhu. Hodnota jejich know-how pro zákazníky vysoce převyšuje otázku, jestli pro přenos dat platit plnohodnotné LTE nebo LTE M.
Obchodní model virtuálních operátorů navíc představuje špatnou zpráva pro nezávislé vývojáře, kteří uvažují o prodeji menších sérií zařízení pro globální trh. Ten pravděpodobně obsadí odnože gigantů z oblasti elektrotechniky (ABB, Schneider atd.), automatizace a strojírenství (např. Bosch, Siemens) a samozřejmě IT a technologické firmy v čele s Amazonem, IBM a dalšími.
Ve všech těchto případech se uplatní scénáře, známé ze současné expanze IoT . Budou se kupovat celé firmy a startupy, jejichž řešení se začlení do stávající platformy. A to není špatná perspektiva.

Na závěr poučení z praxe: Dříve, v době GSM/GPRS, vývojář navrhl zařízení, potom vzal libovolnou SIM kartu a box spustil. Doba LTE vše mění. V případě Nb-IoT a LTE-M vývojář vezme deset nebo dvacet SIM karet a obestaví je modulem a zařízením.