Коммуникационные технологии для интернета вещей в сельском хозяйстве (Agro IoT) и роль операторов связи

J’son & Partners Consulting представляет краткие результаты исследования существующих и перспективных технологий, которые используются для подключения «вещей» в сельском хозяйстве, и о роли операторов связи в экосистеме Agro IoT (AIoT). Основные перспективы в этом сегменте связаны с развитием энергоэффективных технологий с большим радиусом действия (LPWAN) и NB-IoT.

Экосистема Agro IoT и роль операторов связи в ней

В целом технологии, используемые в «умном» сельском хозяйстве можно разбить на несколько категорий:

• технологии зондирования (Sensing Technologies);

• программные приложения (Software Applications);

• коммуникационные системы (Communications Systems);

• телематика и позиционирование (Telematics, Positioning Technologies);

• аппаратные и программные системы (Hardware and Software Systems);

• решения для анализа данных (Data analytics Solutions).

Рис. 1. Технологии, используемые в «умном» сельском хозяйстве

Источник: Beecham Research, 2016

Экосистема основных участников и элементов рынка Agro IoT разнообразна. Она включает компании, предлагающие решения для контроля за парком сельскохозяйственной техники и борьбы с хищениями/неэффективного использования топлива, удобрений и других сельскохозяйственных активов, разработки и внедрения сельхозтехники с функцией автопилота, разработчиков специализированных платформ для сельского хозяйства и пр.
В России формирование экосистемы Agro IoT находится на ранней стадии. В основном ее элементы зарождаются в крупных агропромышленных комплексах с частным капиталом и государственной поддержкой. В то же время в мире развиваются решения для небольших фермерских хозяйств и даже частных садоводов-любителей. Это создает широкие предпосылки для формирования массового рынка интернета вещей в сельском хозяйстве.
Роль операторов связи в этой экосистеме не ограничивается лишь предоставлением услуг связи для подключения разнообразных датчиков для сбора информации о погоде, влажности почты и пр.
Крупнейшие операторы (AT&T, Telefonica, Verizon, Orange, Deutsche Telekom, Vodafone и др.) активно участвуют в сегменте AIoT, предлагая специализированное беспроводное оборудование, сенсоры и датчики, аналитические платформы и платформы по управлению SIM-картами, решения для диагностики устройств M2M/IoT и пр.
Таким образом, в экосистеме IoT функции операторов как провайдеров телекоммуникационных сервисов (connectivity) значительно расширяются – фактически они становятся ключевым звеном, гарантирующим доступность приложений и безопасность их использования. При этом сотрудничество и интеграция с полномасштабными платформами IoT дает оператору выход на новые рынки и новых заказчиков.
Интернет вещей, и в частности AIoT, постепенно становится и операторским бизнесом, представляя собой классический образец дополнительных услуг с добавленной стоимостью (VAS). Такие крупные операторы, как Orange и AT&T обеспечивают своих корпоративных клиентов готовыми и разрабатываемыми на заказ IoT-сервисами. Как правило, такие сервисы продаются по модели SaaS под брендом самого оператора, но базируются на промышленных IoT-платформах, используемых операторами по модели OEM. В целом, зарубежные операторы больше склонны приобретать услуги у специализированных провайдеров и перепродавать их потребителям под своим брендом.
Что касается отечественных операторов, МТС занимает сильные позиции в сфере мониторинга транспорта, в том числе сельскохозяйственной техники. В большей степени оператор занимается гео-мониторингом коммерческого автотранспорта, использующегося в логистике поставок сельхозпродукции. С развитием промышленных IoT платформ, решения оператора и наработанный опыт будут масштабироваться. «ВымпелКом», по мнению участников рынка, предполагает фокусироваться на мониторинге животноводческих хозяйств. «МегаФон» совместно с Huawei в 2017 году запустил технологию NB-IoT, уже в этом году, как ожидается, можно будет увидеть первые результаты ее применения в сельском хозяйстве. 

По данным GSMA, уровень участия мобильных операторов в проектах M2M в сельском хозяйстве в 2015 году в мире составлял всего 17% против 81% в автомобильной отрасли. Относительно низкий уровень вовлеченности операторов создает предпосылки для более активного их участия в будущем.
В перспективе роль операторов в сельскохозяйственном интернете вещей будет расти благодаря их сотрудничеству с другими участниками экосистемы AIoT, которая постоянно расширяется параллельно с расширением границ управления сельскохозяйственным производственным процессом.
IoT может последовательно эволюционировать от подключения отдельных продуктов и объектов с целью их диагностики и контроля до объединения различных продуктов и более сложных технологических объектов управления в сети IoT, а сети IoT - в более сложные сетевые платформы и комплексные производственные решения – системы систем (или платформы платформ, Рис. 2)
Например, автоматизированное решение по управлению фермой может включать не только оснащение сельхозтехники и навесного оборудования системами удаленного управления и мониторинга, но также объединяет решения для сбора и обработки разнообразных данных «с полей», которые можно использовать в планировании и управлении фермой (погода, данные по влажности почвы и воздуха, минерализация, расчет и точное внесение агрохимии, оценка урожайности и т.д.) с перспективой объединения с процессами логистики и сбыта. При этом большую роль играет экосистема партнеров.

Рис. 2. Изменение границ отраслей на примере сельского хозяйства

Источник: Harvard Business Review Россия

Решения интернета вещей (IoT) для сельского хозяйства являются перспективным рынком для телеком-операторов в процессе поиска новых бизнес-моделей в рамках цифровой трансформации бизнесов. 

К 2020 году в сельском хозяйстве ожидается до 100 млн подключенных устройств интернета вещей (Рис. 3). Роль операторов будет расширяться от предоставления услуг связи до предоставления законченных end-to-end решений для аграрного сектора в области IoT за счет партнерств и вертикальной интеграции с другими участниками экосистемы.

Рис. 3. Количество устройств IoT в мире в разбивке по отраслям, млрд, 2013-2020 гг.

Источник: NEC на основе данных Gartner и GSMA

Коммуникационные технологии в AIoT

Как ожидается, в сельском хозяйстве для передачи данных на большие расстояния будут преимущественно использоваться технологии LPWAN /NB-IoT, в некоторых случаях - 2G и спутниковой связи, в то время как использование технологий 3G/4G и фиксированной связи находится под вопросом.
Основные ограничения использования сетей сотовой связи 3G/4G в сельском хозяйстве – это, как правило, полное или недостаточное покрытие таких сетей в сельской местности, высокие затраты при строительстве сети «с нуля» и большая энергоемкость технологий.
Технология NB-IoT является приоритетной для большинства операторов сотовой связи. Первая в мире коммерческая сеть NB-IoT была запущена Vodafone в Испании в январе 2017 года. По данным GSA на конец 1 квартала 2017 года, в мире запущено 4 коммерческие сети NB-IoT, еще 40 таких сетей тестируется.

Параллельно развиваются энергоэффективные технологии с большим радиусом действия (LPWAN) – LoRa, Sigfox, «СТРИЖ» и др. 

Возможность создавать локальную сеть LoRa на небольшую территорию и небольшое количество устройств является существенным преимуществом этой технологии, позволяющим использовать ее в небольших фермерских или даже частных хозяйствах без каких-либо лицензий и отчислений.
В России технология LoRaWAN используется, в частности, в проекте c использованием IoT-платформы Tibbo AggreGate. Основные преимущества LoRaWAN по сравнению с технологией ZigBee, которая использовалась ранее, в данном проекте:

• больше дальность связи и лучше покрытие - для покрытия одной и той же площади требуется меньше базовых станций LoRaWAN;

• более низкое энергопотребление;

• меньше стоимость производства.

По прогнозам Statista, количество подключений LPWAN, используемых в земледельческом сельском хозяйстве во всем мире, вырастет до более чем 117 млн к 2024 году по сравнению с 160 тыс. соединений в 2015 году. Экспоненциальный рост связан с резким снижением стоимости отдельных датчиков и эксплуатационных расходов на сеть.
В перспективе, после 2020 года в «умном» сельском хозяйстве будут использоваться сетевые технологии пятого поколения 5G, например, в области автономного вождения и мониторинга/управления сельскохозяйственной техникой, робототехники – там, где требуется малое время задержки и/или большие скорости передачи данных, недостижимые в современных сетях сотовой связи.