ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ
Ближайшие мероприятия
Новости

Перспективы и модели услуг в сетях М2М

д.э.н., проф. Тихвинский В.О., Заместитель Генерального директора по инновационным технологиям ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ»

Введение

Стремительное развитие технологических возможностей современных сетей мобильной связи третьего и четвертого поколений UMTS/LTE/EPS и сетей с усовершенствованной технологией GSM ( Evolved EDGE) существенно опережает спрос на их услуги со стороны пользователей и заставляет операторов обращать внимание на смежные рынки. Таким рынком может стать в будущем рынок услуг M2M (machine-to-machine или mobile-to-machine).

Рынок услуг M2M объединяет телекоммуникационные и информационные технологии для автоматизации бизнес-процессов и создания дополнительных комплексов услуг направленных на управление информационными и технологическими процессами в различных областях жизни и деятельности современного общества.

Услуги M2M могут оказываться как для мобильных, так и фиксированных устройств M2M. В тоже время существует тенденция при которой сервис-провайдеры услуг М2М в своих бизнес-моделях используют инфраструктуру мобильных сетей при оказании услуг для фиксированных абонентских устройств. M2M услуги находят применение в различных сферах - системы безопасности, медицина, транспорт, автоматизация промышленных процессов и других приложениях.

Анализ текущей ситуации и потенциала М2М-сегмента рынка связи

В настоящее время численность населения Земли превысила 6 млрд. человек, а соответствующая популяция пользователей мобильных сетей уже достигла величины 5 млрд., которая создала условия развития и формирует потребности рынка услуг связи. Число же различных машин и устройств требующих обмена информацией между собой и управления в автоматическом режиме без вмешательства человека на основе использования линий связи оценивается ведущими маркетологами более чем 50-70 млрд. единиц, что превосходит количество терминалов мобильной связи как минимум в десять раз, однако число соединений, создаваемых этим машинами не превышает 1% от общего числа соединений в сетях мобильной и фиксированной связи. Это свидетельствует об огромном потенциале рынка услуг М2М.

Текущая ситуация на рынке услуг M2M определяется прежде всего существующей экосистемой M2M и наличием спроса на эти услуги. Услуги M2M представляют услуги автоматизированного соединения двух или более устройств М2М для обмена информацией и управления ими. В ходе обмена информацией человеческое присутствие и влияние на внутренние телекоммуникационные процессы не предусматривается. Экосистему M2M создают следующие субъекты M2M телекоммуникаций:

  • M2M сервис-провайдеры, обеспечивающие предоставление услуг M2M;
  • Операторы связи (мобильные или фиксированные), предоставляющие для сетей M2M; инфраструктуру своих телекоммуникационных сетей;
  • Конечные потребители услуг (пользователи M2M услуг) как абоненты сервис-провайдера услуг M2M.

Потенциал рынка услуг M2M будет определяться многими факторами, которые зависят от технологических возможностей сетей М2М, готовности инфраструктуры сетей и соответствия действующей нормативной базы в области регулирования использования сетей и услуг М2М потребностям рынка.

Перспективные модели М2М и ниши рынка услуг

Основными нишами рынка услуг М2М являются услуги систем мониторинга услуг ЖКХ и энергопотребления, систем безопасности, медицинские услуги, управление транспортом, автоматизация промышленных процессов и другие приложения. Более детально эти приложения показаны на рис. 1.

Рис. 1
Рис.1

Наиболее важными из них в ближайшие пять лет будут;

  • Промышленная автоматизация и мониторинг производства
    • Работа промышленных производственных линий заводов и фабрик/прохождение производственных процессов/диагностика/обслуживание текущих запросов,
  • Телемедицина и электронная охрана здоровья
    • Нательные датчики-сенсоры и текущая диагностика
    • Удаленные медицинские консультации
  • Безопасность и видионаблюдение
    • Мониторинг датчиков домашней безопасности, сирены, удаленный контроль доступа в помещения и терморегулирования, видео приложения
  • Телеметрия
    • Интеллектуальные измерения, датчики для энергетических сетей,
  • Отслеживание и управление имуществом
    • Управление инвентаризацией имущества, гео-контроль границ объектов недвижимости
  • Управление движением больших групп транспорта (Fleet Management)
    • Расположение и доступность, движение транспортных средств
  • Телематика бытовых электронных и электрических приборов
    • приборная среда автомобиля/навигация, удаленные диагностика/безопасность/обслуживание
  • Реклама
    • Цифровые табло, внутри магазинные устройства, специальные приложения
  • Потребительские приложения (Consumer Applications)
    • Внутридомовой мониторинг, оплата и продажа через POS-терминалы/электронные киоски
    • Цифровые видеокамеры, электронные книги, медиа плееры, игровые приставки и устройства.
  • Беспроводные модули для персональных компьютеров, ноутбуков, UMPC.  

Исходя из выделенных нишевых услуг М2М ведущими международными организациями связи исследованы пять основных бизнес-моделей для внедрения и реализации услуг М2М[3, 4]:

  • Интеллектуальные измерения в домах и нежилых помещениях;
  • Электронное здоровье;
  • Управление бытовой электроникой;
  • Автоматизация управления транспортом;
  • Автоматизация управления транспорта города.

Бизнес модель «Интеллектуальные измерения в домах и нежилых помещениях», показанная на рис. 2а реализует последние достижения в области грид-технологий и энергосбережения. Позволяет с высокой эффективностью управлять всеми энергетическими и ресурсными датчиками в домах и офисах, производственных помещениях, минимизируя потребление тепла, электричества, воды, газа. Позволяет дистанционно контролировать уровень потребления этих ресурсов, управлять их потреблением, осуществлять их тарификацию и оптимизацию расходов. Потенциальный объем рынка определяется количеством домохозяйств и промышленных предприятий.

Бизнес модель «Электронное здоровье», показанная на рис. 2б является самой социально-ориентированной моделью. Текущая ситуация в здравоохранении благополучной Европы и США характеризуется в существенной потребности использования М2М устройств, что определяется тем, что более 600 млн. населения развитых стран мира старше 60 лет; наблюдается рост хронических заболеваний – более 860 млн. пациентов требуют ежедневного мониторинга состояния здоровья; 1 млрд. взрослого населения имеют избыточный вес; затраты на здравоохранение только в США составили более 2 триллионов долл. США в 2009 году; 75-85% расходов здравоохранение тратится на лечение хронических заболеваний. Поэтому использование медицинских датчиков и устройств мониторинга состояния здоровья больных на основе М2М-технологий является одним из главных приложение услуг М2М в будущем.

Потенциальный объем рынка определяется количеством платежеспособных абонентов, нуждающихся в мониторинге состояния здоровья.

рис. 2
Рис.2

Бизнес модель «Управление бытовой электроникой» становиться все более и более востребованной для повышения возможностей управления ресурсами бытовых электронных приборов и устройств и объединения этих приборов в группы. В бытовой электронике благодаря технологии M2M появились встроенные процессоры и SIM-карты, появляется возможность управления и обмена информацией. Данная бизнес модель позволяет решать задачи наблюдения за всеми объектами в домашнем окружении, контролировать запасы и автоматически запрашивать расходные материалы бытовой техники, связывать фото и видеокамеры с социальными сетями, автоматически посещать электронные библиотеки и др. Потенциальный объем рынка определяется количеством домохозяйств, подписавшихся на услугу.

Бизнес модель «Автоматизация управления транспортом» позволяет осуществлять на основе сетей М2М информационный обмен между устройствами контроля движения и устройствами управления автомобилем в интересах обеспечения безопасности движения (столкновений автомобилей), управления группами автомобилей, управления маршрутами движения, предупреждения воровства грузов и транспорта. Потенциальный объем рынка определяется количеством транспортных средств оснащенных датчиками для информационного обмена в сетях М2М.

Бизнес модель «Автоматизация управления транспортом города» нацелена на решение задач управления городскими транспортными потоками, работой светофоров, мониторингом и управлением работой городского общественного транспорта, управление освещенностью городских магистралей и улиц города и ряда других задач. Потенциальный объем рынка определяется количеством городов, нуждающихся в автоматизированной поддержке управления городскими транспортными потоками и общественным транспортом.

Архитектура сетей М2М

Сети доступа к услугам М2М предполагают создавать как на основе использования фиксированных сетей доступа, так и мобильных сетей. Использование фиксированной сети доступа для присоединения конечных устройств М2М к сети сервис провайдера услуг М2М является привычной, и физическое соединение включает проводные линии связи с оконечными устройствами М2М называемые «последней милей». Обычно, эти проводные линии связи используются для присоединения пользователей и оказания базовых услуг связи по линиям телефонной сети общего пользования (ТФОП) или широкополосной сети передачи данных.

Сервис провайдер услуг M2M на практике будет требовать строить отдельные линии присоединения его абонентов M2M в дополнение к соединительным линиям ТФОП и сетей передачи данных (СПД). Это является главной причиной, почему сервис провайдер услуг M2M будет предпочитать использовать сети мобильного доступа для устройств M2M.

Линии связи ТФОП являются надежными и экономически эффективными. Однако возможности присоединение устройств М2М через сеть ТФОП ограничены в большинстве случаев возможностями проводных линий связи, которые уязвимы в случае их физического разрыва. Хотя существуют возможности беспроводного присоединения к ТФОП, но для устройств М2М размещенных на объектах жилой и коммерческой недвижимости используют проводные линии связи для присоединения к ТФОП. Присоединение устройств М2М по проводным линиям связи IP сетей, также надежно и экономически эффективно, как и по линиям связи ТФОП. Поэтому оба метода доступа устройств М2М к сервис-провайдеру услуг M2M позволяют получить широкую сеть с масштабируемым числом пользователей и низкой стоимостью подключения.

Мобильный доступ конечных устройств М2М к сети сервис провайдера услуг М2М, как правило, обеспечивается беспроводным соединением устройств М2М с базовой станцией мобильной сети, предоставляя гибкость, безопасность и высокую надежность. Одним из преимуществ использования мобильного доступа в сетях М2М является возможность присоединения как мобильных, так и фиксированных устройств М2М. Это позволяет сервис провайдеру услуг М2М использовать платформу предоставления услуг М2М как для мобильных, так и для фиксированных устройств М2М. При использовании мобильного доступа устройства М2М оснащаются модулем с соответствующей SIM-картой, позволяющей устройству М2М иметь безопасное соединение через базовую станцию сети мобильной сотовой связи 2G или 3G. Мобильный доступ для устройств М2М к сети сервис провайдера также является недорогим и позволяет простую инсталляцию новых устройств в сети М2М.

Основные элементы архитектуры сетей М2М разделены на три домена: домен устройств М2М (домен капиллярной сети); сетевой домен (ядро базовой сети М2М) и домен приложений. Кроме указанных доменов в состав сети М2М включатся соответствующая сеть доступа и транспортная сеть, которые строятся на основе сетей 3GPP NGN сетей. Взаимодействие различных доменов сети М2М показано на рис. 3

Устройства M2M: позволяют быстро применить и воспользоваться услугами M2M и функциями доменной сети. Устройство М2М может быть соединено с сетью доступа либо напрямую, либо через локальную сеть М2М и шлюз М2М

Рис. 3
Рис.3

Локальные сети M2M: предоставляет собой сети предоставляющие соединение между устройствами M2M и шлюзами M2M. Примеры: PAN-технологии, такие как, IEEE 802.15, SRD, UWB, Zigbee, Bluetooth или локальные сети, такие как, PLC, M-BUS, Wireless M-BUS.

Шлюзы M2M: представляют собой оборудование, обеспечивающее устройствам M2M гарантированное межсетевого взаимодействие и подключения к сети и прикладным доменам. Шлюз M2M может использоваться для различных приложений устройств M2M. Функционально шлюз M2M может быть объединен в одном модуле с устройством или группой М2М
Сети доступа: представляет собой сети, позволяющие домену устройств М2М обеспечивать соединение с ядром сети М2М (базовой сетью). Функциональные возможности сетей доступа M2M базируются на возможностях существующих сетей доступа (xDSL, HFC, PLC, VSAT, GERAN, UTRAN, LTE, W-LAN и WiMAX) и позволяют обеспечивать расширение, как перечня услуг, так и их возможностей.

Транспортная сеть: представляет собой сеть, позволяющюю обеспечивать транспортировку данных между сетевым доменом и доменом приложений. Функциональные возможности транспортных сетей в сетях M2M базируются на возможностях существующих транспортных сетей и также как и сети доступа позволяют обеспечивать расширение, как перечня услуг М2М, так и их возможностей.

Базовая сеть M2M (Ядро сети): состоит из базовой сети и ее сервисных функциональных характеристик.

Базовая сеть М2М: предоставляет функциональные возможности IP соединения элементов сети М2М, сервисные и сетевые функции управления, межсетевое взаимодействие, роуминг и обеспечение безопасности. Функциональные возможности базовой сети M2M основываются на соответствующих функциональных возможностях существующих базовых сетей 3GPP CN (например: GPRS, EPC), ETSI TISPAN CN.

Сервисные функциональные характеристики сети М2М: предоставляют возможность выполнения функций, которые могут объединять различные приложения. Они реализуются через разработку и использование открытых интерфейсов в сети М2М. В дополнение к функциональным возможностям сети М2М сеть позволяет использовать функциональные возможности базовых сетей 3GPP и TISPAN. Обеспечивают возможности упрощения и оптимизации используемых приложений услуг М2М. Сетевые функциональные возможности сети М2М могут быть как специальными, поддерживающими приложения М2М, так и общими, поддерживающими общесетевые возможности: сбор и агрегацию данных, доставку многоадресных сообщений и др.
Интерфейсы сети М2М mIa, dIa, mId: обеспечивают на основе принципов открытых интерфейсов взаимодействие между доменом приложений и базовой сетью М2М, между прикладным и функциональным уровнем домена устройств М2М, между устройствами М2М и шлюзом М2М соответственно. Типовая функциональная архитектура и интерфейсы сети М2М показаны на рис. 4

Рис.4
Рис.4

Сдерживающие факторы развития рынка услуг М2М

Сдерживающими факторами развития рынка услуг М2М являются, прежде всего, регулятивные факторы, такие как многоуровневая система управления сетью в ЕСС России, вопросы нумерации и адресации устройств М2М, ограниченность частотного ресурса, выделяемого для операторов связи, подключающих и создающих сети M2M-устройств.

Одним из направлений преодоления сдерживающих факторов развития рынка услуг М2М является развитие и совершенствование нормативной базы в области регулирования сетей и услуг М2М. Для российских условий требуется принятие ряда Решений ГКРЧ РФ по нелицензионному использованию радиоспектра, открывающие дорогу на российский рынок беспроводного М2М оборудования, разработку Правил нумерации и адресации устройств М2М, Правил оказания услуг в сетях М2М, создания нормативно-правовых актов по сертификации оборудования и построению сетей М2М.

Европейским сообществом в последние пять лет предприняты существенные усилия по стимулированию и созданию рынка услуг. Европейской комиссией были выпущены несколько директив и мандатов, стимулирующих развитие рынка услуг М2М[5,6]. В структуре главного Европейского органа стандартизации в области телекоммуникаций – Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в 2009 г. был создан технический комитет ТК М2М в область ответственности которого входят:

  • Сбор и спецификация требований к технологиям и услугам M2M;
  • Создание и поддержание работоспособности архитектуры высокого уровня «end-to-end» для сетей M2M;
  • Определение ниш в существующих стандартах ETSI не охватывающих требования к сетям М2М и разработка этих дополнений;
  • Обеспечение главного центра экспертизы ETSI в области сетей и услуг M2M;
  • Координация деятельности ТК M2M и других технических комитетов ETSI.

За время работы ТК М2М/ETSI была разработана нормативно-технологическая база, включающая несколько технических отчетов и стандартов ETSI (рис.5) определивших требования к функциональной архитектуре сетей М2М, устройств, интерфейсов и основные бизнес-модели услуг М2М.

Рис.5
Рис.5

В рамках деятельности Комитета по электронным коммуникациям ЕСС/СЕРТ Администраций связи европейских государств приняты ряд Решений и Рекомендаций по использованию радиоспектра для устройств М2М[8-9].

Зарубежный опыт и действующие проекты

Ключевыми операторами сетей 2G/3G предоставляющими услуги M2M в азиатском регионе являются NTT DoCoMo в Японии, Korea Telecom и China Mobile, которые анонсируют обслуживание 5 млн. M2M -соединений. В Европе наиболее важными поставщиками M2M-услуг являются компания Telefonica в Испании, Telenor (Норвегия), Orange Business Services (как часть France Telecom) и компания Vodafone. Четыре главных оператора США компании Verizon Wireless, AT&T, Sprint и T-Mobile также предлагают услуги M2M, кроме них на американском рынке представлены альтернативные сервис-провайдеры Kore Telematics и Numerex.

В 2011 году в Европе начнет набирать темпы рост числа M2M-устройств, используемых для телематики. Это будет е стимулироваться принятыми документами ЕС: решением Еврокомиссии об электронных звонках (eCall initiative) и Мандатом ЕС М/411 по интеллектуальным датчикам измерений для основных систем энергопотребления.

По прогнозам исследовательской компании ABI Research [1-2], в 2013 году в Европе будет работать около 95 млн. M2M-устройств из которых около 34 млн. М2М устройств будут использоваться для услуг телематики (транзакций в информационном пространстве), а 39 млн. - для услуг телеметрии (измерений на расстоянии). Во всем мире к 2014 году рынок услуг M2M будет насчитывать примерно около 225 млн. активных M2M-устройств и среднегодовой темп роста (CAGR) составит около 25% и к 2015 году их число достигнет 297 млн. Распределение рынка будет носить неоднородный характер, отражая региональную неоднородность развития, так к 2015 году в Европе прогнозируется работа 110 млн. М2М-устройств, рынок США будет насчитывать 79 млн. М2М-устройств (динамика роста показана на рис.6) и азиатский рынок приблизится к отметке в 66 млн. устройств.

Рис.6
Рис.6

Эксперты компании McKinsey оценили объем рынка услуг М2М в 2010 г. в денежном выражении равным 100 млрд. USD. По данным компании Logic Wireless на рынке услуг М2М заметен огромный рост в секторе здравоохранения. За счет использования приложения M2M, у медицинских работников появилась возможность осуществлять мониторинг состояния пациентов в режиме реального времени, например, контролируя сердечную деятельность больных или перемещение пациентов с ослабленной памятью. По оценке исследовательской компании McKinsey, отрасль здравоохранения может сэкономить до 175-200 млрд. долл. США ежегодно за счет контроля и управления состоянием пациентов с хроническими заболеваниями.
В первой половине 2010 г. в Европе наблюдался рост потребления услуг М2М за счет рынка розничных продаж на основе М2М устройств торговых автоматов и в сфере услуг М2М от беспроводных систем видеонаблюдения. Так, например, многие строительные компании выбрали технологию М2М для контроля и активации запасов ценного оборудования, которая постоянно используется на местах в целях предотвращения дорогостоящих кражи.

В транспортной отрасли Европы наблюдается небольшой спад спроса на услуги M2M и, несмотря на это, отрасль занимает 60% рынка услуг М2М, что значительно больше относительно других отраслей. Развитие рынка GSM-коммуникаторов, КПК, персональных компьютеров помогает дальнейшему развитию технологических возможностей М2М.

Российские операторы «большой тройки» начали активно предоставляют услуги М2М. Бизнес - пакет М2М решений ОАО «ВымпелКом» включает три услуги «Мобильный VPN», «Постоянный IP адрес», «Переменный IP адрес» и тарифный план «Мониторинг». По web-интерфейсу пользователь услуг М2М получает доступ к многофункциональной платформе Jasper Wireless и возможность самостоятельно осуществлять управление всеми беспроводными соединениями устройств М2М и получать самую подробную информацию и статистику в режиме реального времени.

Услуга «Управление удалёнными объектами» запущена ОАО «МегаФон» в 2006 г. и предназначена для защищенного беспроводного доступа к информации об удаленных объектах, объединенных в технологические сети. Услуга позволяет обеспечить обмен информацией с удаленными объектами по GPRS, SMS и CSD-каналам, включая передачу отчетов, прием команд и осуществление определенных операций. ОАО «МегаФон» продолжает развивать направление М2М в рамках партнерства с ООО «Аэроэкспресс» и создаст современную телекоммуникационную инфраструктуру поездов для передачи технологической информации в Единый диспетчерский центр «Аэроэкспресс». Операторы диспетчерского центра смогут в сети М2М проводить регулярный  мониторинг технического состояния подвижного состава, процессов организации движения электропоездов, обеспечения безопасности перевозок и контроля качества услуг.

ОАО «МТС» активно продвигает на российском рынке линейку продуктов на основе M2M-услуг. Первым шагом ОАО «МТС» в стратегии продвижения M2M-услуг был запуск в декабре 2009 года услуги «Телематика», созданной специально для корпоративных клиентов и ориентированный на передачу данных между M2M-устройствами. В секторе М2М-услуг ОАО «МТС» также реализует совместный с проект МОЭК («Московская объединенная энергетическая компания»). Проектом предусмотрена передача защищенных данных о расходе энергоресурсов в рамках автоматизированной системы мониторинга. SIM-карты ОАО «МТС» установлены в счетчики потребления энергоресурсов, которые обеспечивают непрерывную передачу информации на сервер Центральной системы учета энергоресурсов МОЭК.

Одним из направлений операторской деятельности других крупнейших операторов России может стать деятельность по приобретению статуса сервис провайдера услуг М2М. Наличие в сетевой инфраструктуре оператора платформы IMS может позволить достаточно быстро и эффективно разворачивать сети М2М, управлять трафиком и обеспечивать нумерацию и адресацию устройств М2М на основе функциональных возможностей IMS.

Литература

1. Тихвинский В.О. M2M-услуги: Возможность повышения ARPU в условиях кризиса //Труды международной конференции «Мобильный Интернет в России и странах СНГ», 3-4 декабря 2009 г., г. Москва
2. Тихвинский В.О. M2M услуги: Направление инновационного развития беспроводной связи //Материалы конференции «Услуги электросвязи. Инновационные решения, тенденции и проблемы», 26 февраля 2010, г. Москва
3. D. Boswarthick. Activities in ETSI SCS Conference, Sophia-Antipolis, 2nd July 2009
4, D. Boswarthick. M2M: When the machines start talking // MWC-2010, Barcelona, 2010
5. First eSafety Communication: Commission Communication of 15 September 2003 entitled "Information and Communications Technologies for Safe and Intelligent Vehicles" [COM(2003) 542 final - Not published in the Official Journal].
6. Second eSafety Communication: Commission Communication of 14 September 2005: The Second eSafety Communication - "Bringing eCall to Citizens" [COM(2005) 431 final - Not published in the Official Journal].
7. EU M/411 Smart Metering Mandate Issued in March 2009 by DG TREN
8. ERC/Recommendation 70-03 Rerelating to the use of short range devices (SRD)
9. ECC/Recommendation (08)01 Use of the band 5855-5875 MHz for intelligent transport systems (ITS)