Александр Герасимов, эксперт по ИТ и телекоммуникациям
У отечественного рынка M2M, в настоящее время предлагающего в основном лишь относительно простые сервисы телеметрии и генерирующего весьма скромные объемы трафика, есть шанс уже в ближайшие годы стать настоящим локомотивом развития телеком-отрасли. В этой новой парадигме оператор сети связи получит возможность значительно расширить сферу своей деятельности, став оператором «подключенной» программно-определяемой инфраструктуры в таких отраслях, как финансы, торговля, логистика, транспорт, здравоохранение, безопасность.
Российский рынок M2M сейчас
Несмотря на всю широту термина, под рынком M2M в настоящее время понимается в основном рынок услуг по передаче телеметрических данных (в том числе в виде SMS), генерируемых специализированными мобильными устройствами, которые оснащены SIM-картами, и в меньшей степени как рынок решений на основе устройств M2M. Поэтому объем рынка M2M принято измерять количеством SIM-карт, установленных в M2M-устройства, и объемом генерируемого ими трафика.
По данным МТС, по состоянию на конец 2014 г. количество установленных в M2M-устройства SIM-карт в России достигло 6 млн. Это всего лишь 3% общего количества активных SIM-карт в нашей стране. Количество самих устройств M2M еще меньше, поскольку во многие из таких устройств может устанавливаться более одной SIM-карты.
Ввиду весьма скромной номенклатуры и возможностей устройств M2M рынок решений на их базе также не отличается ни объемом, ни разнообразием. В основном это два вида решений.
Первый – системы охранной и пожарной сигнализации зданий и сооружений, контроллеры которых оснащены модулем SIM и имеют возможность при наступлении различных событий (срабатывании датчиков, превышении пороговых значений измеряемых параметров) информировать об этом абонентов таких систем и, что встречается реже, другие автоматизированные системы.
Второй вид решений – системы мониторинга местоположения подвижных объектов, в основном грузового и легкового автотранспорта. Устанавливаемые на автомобили портативные M2M-устройства с модулями GPS/GLONASS сообщают через GSM-сеть координаты своего местоположения, а наиболее продвинутые из них – еще и данные об остатке топлива, скорости движения и некоторые другие параметры.
Вместе эти два вида решений занимают более 80% рынка M2M в России.
Важно отметить, что все названные системы – лишь телеметрические, способные отслеживать крайне ограниченный набор параметров. Кроме того, их с очень большой натяжкой можно назвать межмашинными коммуникациями, поскольку данные с устройств M2M поступают не в систему автоматического управления, а на пульт диспетчерского управления и/или мобильное устройство абонента.
Проблемы монетизации M2M
Несмотря на «консенсус-прогноз» бурного роста количества M2M-устройств в России и мире, прогноз увеличения доли трафика устройств M2M в общем объеме трафика не впечатляет. Ожидается рост с 0,5% в 2014 г. до 2−3% в 2018 г. Это говорит о том, что ни сейчас, ни в обозримой перспективе у телеком-компаний не будет возможности монетизации трафика M2M по привычным им показателям объема передаваемого трафика. Вернее, возможность будет, но сколько-нибудь существенного положительного влияния на объем реализации услуг связи это не окажет, особенно если учесть тенденцию стремительного удешевления трафика в фиксированных и мобильных сетях и наличие больших резервов для дальнейшего снижения его стоимости.
С другой стороны, налицо тенденция бурного развития функционала и расширения номенклатуры как самих устройств M2M, на смену которым приходят гораздо более гибкие устройства Интернета вещей (Internet of Things − IoT), так и функциональных возможностей решений M2M и сфер их применения.
Основное отличие концепции Интернета вещей от привычной телеметрии – переход от дооснащения какого-либо объекта специализированным устройством телеметрии к такому принципу построения самого объекта, чтобы он был доступен для внешнего управления через свободный сетевой доступ к нему, а функциональные возможности объекта управления в меньшей степени определялись бы его «железом», а в большей степени – аппаратно-независимым программным обеспечением. Что-то вроде серверной виртуализации, но применительно к не-ИТ-ным устройствам. Такую концепцию еще называют «все как сенсор», если речь идет о телеметрии, или «программно-определяемое все», если говорят и об управлении.
Рис. 1. В отличие от M2M Интернет вещей – это не просто подключение различных устройств в сеть, а виртуализация их функций
Источник: Berkeley Lab
Таким образом, речь идет о переходе от телеметрии к решению задачи оптимизационного управления как отдельными объектами, например зданием или транспортным средством, так и образуемыми ими сложными системами: города, транспортные системы и т. д. В частности, переход на принципы IoT позволяет вывести на новый уровень практический интерес к концепции умного дома, которая пока ввиду проприетарности, ограниченных возможностей и дороговизны средств автоматизации систем управления (Building Management Systems − BMS) сконцентрирована в сегменте элитной и дорогой офисной недвижимости, где BMS воспринимается скорее как элемент престижа, нежели действительно полезная система, а уровень проникновения BMS составляет сотые доли процента от имеющегося в России фонда жилой и деловой недвижимости.
В концепции IoT роль сенсоров и исполнительных устройств выполняют сами элементы инженерных систем здания, а функции контроллеров реализуются во внешних облачных сервисах управления (например, EnergyWorx), что исключает необходимость покупки, монтажа и обслуживания «на месте» дорогостоящих и весьма капризных контроллеров и проприетарных датчиков и исполнительных устройств к ним и решает проблему интеграции управления различными системами зданий.
Рис. 2. Облачный сервис оптимизационного управления инженерными системами зданий и сооружений
Источник: Google
Более того, уже в перспективе ближайших десяти лет речь пойдет и об управлении подвижными объектами. Так, в ЕС уже приняты, а в США готовы к принятию стандарты на обмен данными между автомобилями (V2V) и автомобилями и дорожной инфраструктурой (V2I). Кроме того, активно идут работы по легализации полетов малых БПЛА.
Таким образом, из вспомогательной роль систем M2M/IoT стремительно превращается в ключевую, поскольку речь уже идет не о телеметрии, а именно об управлении, причем крайне сложном оптимизационном управлении объектами, представляющими критическое значение для людей и экономики. Отсюда резкий рост требований к каналам связи. Но не к пропускной способности этих каналов, а к их доступности (до 99,999% при нынешних 95%), малой задержке сигнала (десятки и даже единицы миллисекунд при достижимых в наиболее распространенных сейчас сетях 2G и 3G сотнях миллисекунд) и, что самое сложное, высокому уровню информационной безопасности, обеспечиваемому сетью. Именно сетью, поскольку, не будучи вычислительными устройствами, устройства IoT не позволяют установить на них никакие средства обеспечения информационной безопасности. Так, по данным свежего исследования HP, более 70% используемых в настоящее время устройств IoT/M2M имеют критические ИБ-уязвимости.
Рис. 3. Задержка сигнала в сетях сотовой связи различных поколений
Источник: Huawei
Получается, что операторам нужно затратить огромные средства на модернизацию своих сетей, как минимум, до уровня LTE и реализовать еще множество дополнительных функций для удовлетворения специфических требований M2M/IoT при отсутствии перспектив окупаемости ввиду крайне малой доли трафика M2M/IoT в общем объеме. Но, с другой стороны, потребность в системах, построенных на принципах IoT, очевидна.
Можно вспомнить и о таком важном, но пока слабо развитом применении M2M/IoT, как здравоохранение. Здесь перспективы базирующейся на устройствах IoT предиктивной аналитики реального времени выглядят просто потрясающе. Осуществляя постоянный автоматический мониторинг состояния здоровья пациента, система может заблаговременно выявлять возможность появления острых состояний, таких как предынфарктное и предынсультное состояние сердечно-сосудистой системы человека (а это причина более 55% смертей в России, по данным Минздрава и Росстата), и предотвращать их, в том числе за счет заблаговременного вызова скорой помощи, остановки автомобиля, если человек за рулем, изменения режима работы инженерных систем здания, если человек находится в помещении, и т. д.
Кстати, к вопросу предиктивного (упреждающего) управления: первые реализации таких систем показывают, что погрешность прогноза составляет десятые и сотые доли процента от величин прогнозируемого показателя. Например, в части управления зданиями и сооружениями точность прогноза (синяя кривая) относительно факта (красная кривая) применительно к сложнейшему объекту управления − мега дата-центру Google − составляет 0,004 по такому ключевому показателю эффективности работы дата-центра, как его энергоэффективность (PUE).
Рис. 4. Предиктивное управление энергоэффективностью дата-центра
Источник: Google
Точность прогноза поведения человека чуть похуже, но тоже впечатляет. В частности, анализ данных, полученных в ходе инициированного Nokia проекта Mobile Data Challenge, целью которого было понять, можно ли на основе получаемых с мобильных устройств данных предсказывать местоположение их пользователей, показал, что да, возможно и с большой точностью. В эксперименте при горизонте прогноза в 24 часа ошибка предсказания местонахождения составляла не более 20 м, если анализировалось поведение человека не как обособленной единицы, а как члена социальной группы.
Как монетизировать IoT
Возможное решение – на оси Y графика (рис. 5). Если по оси X (объем) трафик M2M/IoT стремится к нулю и не дает возможности привычной монетизации по передаваемому объему данных, то на оси Y все наоборот – требования к качеству канала уходят «в небо». Причем на графике показана только одна качественная метрика, а их, даже основных, как уже было сказано выше, значительно больше.
Следовательно, если у оператора будет экономически обоснованная возможность обеспечить в управляемом режиме требуемые качественные характеристики и разумно их тарифицировать, проблема будет решена.
Более того, управляемый QoS – это то, что нужно и всем другим сервисам, предоставляемым поверх сети, а не только сервисам IoT. Однако набор метрик QoS и требуемых значений по ним будет другим.
Рис. 5. Требования к емкости и задержке сигнала приложений IoT и других сетенезависимых сервисов
Источник: Communication Networks Institute
Более того, как уже было сказано, это даст возможность оператору стать оператором не только сетей связи, но и всего разнообразия подключенных к сети программно-определяемых объектов, таких как здания и сооружения, дорожная инфраструктура, инфраструктура бесконтактных платежей и т. д.
Рис. 6. Возможность монетизации трафика IoT упирается в сеть
С технической точки зрения решение проблемы – в переходе на принцип программной определяемости при построении сети связи, т. е. в реализации концепций SDN и NFV.
Если учесть, что переход на SDN/NFV сам по себе позволяет операторам сэкономить, по разным оценкам, от 30 до 70% существующего объема операционных и капитальных затрат, то речь идет о беспроигрышном для них варианте.
О технических аспектах перехода на SDN/NFV подробно рассказано в январской публикации «Облачная труба».
