nowy raport dotyczący sieci bezprzewodowych

Większość respondentów pozytywnie postrzega przyszłości rynku komunikacji bezprzewodowej. Aż 84% uważa, że sytuacja poprawia się, pozostali są zdania, że się nie zmienia. Nikt z ankietowanych nie zauważa, by miały miejsce negatywne tendencje na rynku.

Odczuwalna poprawa nastrojów

Zdaniem jedynie 12% ankietowanych obecną sytuację można uznać za złą, zdecydowana większość uważa, że jest ona albo dobra (80%), albo nawet bardzo dobra (8%). Wartość rynku rozwiązań bezprzewodowych wspieranych przez technologię GSM szacowana jest przez naszych respondentów na około 70 mln złotych, natomiast część typu ISM na 25 mln złotych.

Rozwój rynku indukowany jest przede wszystkim przez wzrost zainteresowania technologią 5G oraz przemysłowym Internetem Rzeczy. Na przestrzeni ostatnich sześciu lat mogliśmy zaobserwować spadające znaczenie Wi-Fi, w którego miejsce coraz śmielej wchodzą technologie ISM. Być może trend ten się odwróci za sprawą nowych standardów Wi-Fi 6 oraz Wi-Fi 7 pozwalających uzyskać zdecydowanie wyższe przepustowości i lepszą wydajność energetyczną.

Biorąc pod uwagę cechy produktów, niezmiennie od lat, największe znaczenie dla klientów ma cena oferowanych rozwiązań. Wśród kolejnych cech docenianych przez respondentów naszego badania wymienić należy: zasięg urządzeń, prostotę obsługi, markę oraz osiąganą przepustowość.

W przypadku urządzeń M2M najczęstszym zastosowaniem jest telemetria oraz monitoring i diagnostyka. Nieco mniejsze znaczenie mają dla klientów systemy alarmowe i systemy bezpieczeństwa, które dekadę temu stanowiły najważniejszy fragment rynku. Istotna jest także energetyka. Wdrożenia w handlu oraz w zastosowaniach konsumenckich są relatywnie najmniej istotne, ale w ciągu czterech ostatnich lat zyskały w oczach respondentów na znaczeniu, co manifestuje się poprawą wyniku aż o siedem punktów procentowych.

Dla dostawców urządzeń do komunikacji bezprzewodowej takich jak ISM, radiomodemy, itd., największe znaczenie ma telemetria. Istotnymi zastosowaniami są także monitoring i diagnostyka. Analogicznie jak w przypadku rozwiązań M2M rośnie zainteresowanie komunikacją bezprzewodową w segmencie konsumenckim oraz w handlu.

Podobnie jak to miało miejsce w poprzednich latach trzema niemal równorzędnymi grupami odbiorców na rynku są integratorzy systemów, klienci końcowi oraz producenci OEM. Procentowo najmniej znaczącym odbiorcą urządzeń bezprzewodowych są dystrybutorzy.

Rys. 1. Odpowiedź na pytanie: Aktualna sytuacja na omawianym rynku jest…

Kulminacyjny moment popularyzacji sieci 5G w przemyśle nastąpi na przełomie 2023 i 2024?

Zagadnieniem, które ma kluczowe znaczenie dla naszego rynku rozwiązań bezprzewodowych, jest tempo wdrażania technologii 5G w przemyśle. Wielu z ankietowanych pokłada w tej technologii duże nadzieje na wzrost zainteresowania komunikacją bezprzewodową, w szczególności rozwiązaniami z obszaru Internetu Rzeczy. Odpowiadając na pytanie: kiedy należy spodziewać się popularyzacji sieci 5G w przemyśle, ankietowani podawali wartości od jednego roku do 5 lat. Rozkład odpowiedzi można uznać za rozkład normalny z wartością oczekiwaną na przełomie 2023 i 2024 roku.

Część ankietowanych podchodzi do kwestii popularyzacji 5G z rezerwą. Cytując jedną ze sceptycznych opinii respondenta: "3G i LTE dość długo wchodziły do użycia i nie spodziewam się nagłego skoku technologicznego". Kolejny argument za tym, że 5G nie będzie w najbliższym czasie istotnym "game-changerem", wynika z faktu, że prędkość transmisji i niskie opóźnienia w wielu aplikacjach nie odgrywają aż tak dużego znaczenia, przez co 5G nie stanie się dla rynku przełomem. Z kolei entuzjaści 5G zauważają, że sam fakt pojawienia się tej technologii spowoduje zainteresowanie ze strony klientów, bo temat stanie się nośny medialnie i zarządzający przedsiębiorstwami częściej będą mogli zapoznać się z aplikacjami w tym obszarze i korzyściami biznesowymi, które niesie ze sobą 5G w takich dziedzinach jak telemetria, IIoT czy monitoring i diagnostyka.

Zdaniem części ankietowanych warunkiem koniecznym do rozpowszechniania tej nowej technologii jest przygotowanie na rewolucję 5G operatorów telekomunikacyjnych. "Popularyzacja 5G nastąpi wtedy, kiedy infrastruktura operatorów komórkowych na polskim rynku będzie na to gotowa. Na pewno przyspieszy to i zdynamizuje rozwój branży" – pisze jeden z respondentów.

Rys. 2. Odpowiedź na pytanie: Jakie są obecne tendencje w zakresie koniunktury na omawianym rynku?

Rys. 3. Odpowiedź na pytanie: Konkurencja na polskim rynku urządzeń bezprzewodowych jest…

Biorąc pod uwagę rozwój tej technologii na świecie, analitycy widzą duży potencjał 5G, zwłaszcza w krajach, w których występują braki w tradycyjnej, przewodowej technologii internetowej. "W przyszłości duże inwestycje w 5G spowodują przyłączenia nowych urządzeń i przyspieszą wzrost ekosystemu Internetu Rzeczy (IoT). Globalny rynek technologii 5G osiągnie do 2026 roku wartość 65,49 mld USD. (…) Oczekuje się, że średni roczny wzrost CAGR w latach 2020‒2026 globalnego rynku 5G wyniesie 58,70%" – czytamy w analizie ResearchAndMarkets.com¹. Podobnego zdania jest Gartner, według którego należy spodziewać się wzrostu rynku 5G na świecie z poziomu 13,8 mld USD w 2020 do 23,3 mld w 2022².

W Polsce wszyscy czterej najwięksi operatorzy uruchomili już sieć 5G. Wyniki badań przeprowadzanych przez Notel Poland pokazują, że najlepsze rezultaty pod względem przepustowości sieci osiąga obecnie operator Plus. Testy w Warszawie,

w stabilnych warunkach radiowych w paśmie 2600 MHz pokazały średnią prędkość pobierania ze wszystkich lokalizacji dla tego operatora w granicach 322 Mb/s³. Kolejne miejsca w rankingu operatorów Notela odnotował T-Mobile (134 Mb/s), następnie Orange (109,6 Mb/s). Na czwartej pozycji uplasował się Play (78,8 Mb/s).

Rozwój internetu rzeczy

O ile wdrożenia systemów IoT w technologii 5G pozostają w Polsce cały czas w fazie planów na bliższą lub dalszą przyszłość, o tyle z każdym rokiem rośnie liczba implementacji przemysłowego Internetu Rzeczy innych radiowych rozwiązań. Bazują one na technologiach takich jak LoRa, pracujących w pasmach ISM lub realizowanych z udziałem operatorów komórkowych, którzy między innymi oferują rozwiązania Narrowband IoT.

"Przemysłowy Internet Rzeczy to gorący temat z potencjałem do rozwoju przez następne kilka lat. Wpływa to pozytywnie na rozwój całej branży związanej z komunikacją bezprzewodową" – pisze jeden z respondentów naszej ankiety. W bliskim obszarze działania moduły ISM sprawdzają się lepiej niż rozwiązania GSM. Główne zastosowanie IoT to jednak przede wszystkim telemetria, dlatego zdaniem części respondentów prawdziwy boom na przemysłowy Internet Rzeczy nastanie dopiero wówczas, gdy zostanie dostatecznie rozwinięta sieć 5G.

Rys. 4. Odpowiedź na pytanie: Obecnie w przemyśle najszybciej rozwijają się technologie związane z…

Do wzrostu wdrożeń IoT przyczyniają się technologie z rodziny LPWA ( ang. Low Power Wide Area). Rozwiązania te zapewniają komunikację dalekiego zasięgu osiąganego przy niskim poziomie zużycia energii, co umożliwia urządzeniom długi czas pracy na baterii. Istnieje wiele odmian tej technologii, które różnią się pod względem poziomu standaryzacji i wykorzystania pasma radiowego. Technologie LPWA można podzielić na sześć kategorii: technologię komórkową, wspomniane już LoRa, UNB, RPMA, Weightless oraz Solution-Centric LPWA. Istotnym rozwiązaniem w tej grupie jest Narrowband IoT (NB-IoT), który wraz ze standardem M zaliczany jest do kategorii technologii komórkowych. LTE-M jest na świecie użytkowane głównie w Ameryce Północnej i Australii. W Europie natomiast dominuje NB- oT, podobnie jak w Chinach. Warto zauważyć, że także w USA Narrowband IoT znajduje swoje zastosowanie.

Rynek IIoT rośnie z każdym rokiem. Według badania przeprowadzonego przez Juniper Research liczba połączeń Industrial IoT na świecie zwiększy się z 17,7 miliarda w 2020 roku do 36,8 miliarda w 2025 roku, przy średnim wzroście na poziomie 107% rocznie⁴. International Data Corporation (IDC) szacuje, że wydatki na Internet Rzeczy (IoT) w 2021 r. w Europie osiągnęły wartość 202 miliardów dolarów. Do 2025 r. wzrost rynku ma być dwucyfrowy. IDC przewiduje także, że do 2025 r. na całym świecie będzie 55,7 mld⁵ urządzeń wpiętych do sieci, z czego 75% podłączonych do platformy IoT. IDC szacuje, że dane wygenerowane z podłączonych urządzeń IoT osiągną do 2025 r. wartość 73,1 ZB, co oznacza kilkukrotny wzrost z poziomu 18,3 ZB, na którym rynek znajdował się w 2019 r.

Wpływ pandemii

Rys. 5. Najważniejsze dla klientów cechy omawianych produktów

"Zdania ekspertów są podzielone" – tak krótko i ironicznie można podsumować część ankiety dotyczącą wpływu pandemii na rynek komunikacji bezprzewodowej w Polsce. Opinie na ten temat rozłożyły się mniej więcej po połowie. Część ankietowanych nie zauważyła żadnego wpływu pandemii Covid-19 na swoją sprzedaż, natomiast druga część uważa, że wpływ ten był jednoznacznie negatywny.

Do ujemnych efektów respondenci zaliczają zwykle spadek podaży komponentów wynikający z zaburzeń łańcuchów logistycznych. Inni zauważają także spowolnienie w decyzyjności, czyli opóźnienia w organizacji i rozstrzygnięciu przetargów. Zauważalny jest również niższy budżet na rozwiązania służące do komunikacji bezprzewodowej w przedsiębiorstwach, których biznes najbardziej ucierpiał podczas pandemii.

Nowości technologiczne w obszarze komunikacji bezprzewodowej

Ankietowani zwrócili uwagę na coraz większe zainteresowanie ze strony klientów technologiami niskoenergetycznej transmisji LoRa WAN oraz NB-IoT. Wśród nowości technologicznych mających znaczenie dla rynku wymieniane są także nowe standardy Wi-Fi oraz LTE Cat M1. Klienci interesują się też wsparciem ze strony rozwiązań w chmurze oferowanych dla urządzeń bezprzewodowych.

Cezary Kalista

Antaira Technologies

Co zmieniło się w ostatnich 24 miesiącach na rynku? Jaki był wpływ pandemii na rynek i czego można spodziewać się w przyszłości?

Pandemia dotknęła wszystkich producentów elektroniki bez wyjątku. Zerwanie łańcuchów dostaw było niemal pewne, dlatego przedsiębiorstwa z rezerwami gotówki zabezpieczyły sobie zapasy produktów lub części do produkcji. Dzięki temu pierwszy rok pandemii dla przewidujących dostawców przebiegł w miarę bezproblemowo. Niestety nie da się przewidzieć wszystkich ew. potrzeb i w drugim roku pandemii problemy zaczęły się piętrzyć. Co bardziej elastyczne firmy zaczęły skupować układy scalone od resellerów, co z kolei znacząco podniosło koszty produkcji. Dochodziło do sytuacji, że komponenty dostawał ten, kto zapłacił więcej. Po roku ciągłej improwizacji i braku jakichkolwiek dostaw układów scalonych od niektórych producentów część wytwórców komponentów do automatyki przemysłowej zaczęła przeprojektowywać swoje urządzenia, tak aby móc dalej produkować. Niestety takie podejście ma tę wadę, że często trzeba ponownie certyfikować urządzenie, co jest kosztowne i czasochłonne. Nie ma też gwarancji, jak długo nowy dostawca procesora będzie w stanie zapewnić ciągłość dostaw.

Aby nie być posądzonym o defetyzm, dostrzegam też pozytywne aspekty aktualnej sytuacji. W szeroko pojętej branży automatyki przemysłowej klienci niechętnie zmieniają dostawcę sprzętu. Przez lata stosują te same rozwiązania, instalatorzy doskonale znają konfigurację podzespołów i nikt nie chce wychodzić poza strefę komfortu. Dopiero trudny do określenia czas dostawy zmusza klientów do sprawdzenia oferty konkurencji. Myślę, że ferment, który przez to powstał, trochę przebuduje rynek producentów i dystrybutorów automatyki przemysłowej. Pomimo że pandemia praktycznie już się zakończyła to skutki będziemy obserwować jeszcze przez wiele miesięcy. Pozostaje mieć nadzieję, że pod koniec roku sytuacja zacznie wracać do normalności i nie dojdzie do globalnego kryzysu gospodarczego.

A. LoRa i LoRaWAN

LoRa (long range) to technologia sieci rozległej o małej mocy. Opiera się na technikach modulacji widma rozproszonego wywodzących się z chirp spread spectrum (CSS). Standard został opracowany w 2010 przez Cycleo, firmę z Grenoble we Francji, później przejętą przez Semtech, który jest członkiem założycielem LoRa Alliance.

Rys. 6. Moduły M2M – najczęstsze zastosowania wśród klientów

Ponieważ LoRa definiuje jedynie dolną warstwę fizyczną, konieczne było uzupełnienie rozwiązania o górne warstwy sieciowe. LoRaWAN to jeden z kilku protokołów, które zostały opracowane w celu zdefiniowania właśnie tych górnych warstw sieci. Protokół LoRaWAN działa głównie jako protokół warstwy sieci służący do zarządzania komunikacją między bramami LPWAN a urządzeniami węzła końcowego.

Tak więc LoRaWAN definiuje przede wszystkim protokół komunikacyjny i architekturę systemu dla sieci, podczas gdy warstwa fizyczna LoRa zapewnia łącze komunikacyjne dalekiego zasięgu. LoRaWAN odpowiada również za zarządzanie częstotliwościami komunikacji, szybkością przesyłania danych i zasilaniem. Urządzenia w sieci działają asynchronicznie i przesyłają dane w momencie, kiedy informacje zostaną udostępnione do wysłania. Dane przesyłane przez urządzenie będące węzłem końcowym odbierane są przez wiele bramek, które przekazują pakiety danych do scentralizowanego serwera sieciowego. Informacje te są następnie przekazywane do serwerów aplikacji. Technologia wykazuje wysoką niezawodność przy umiarkowanym obciążeniu.

Rys. 7. Inne urządzenia do komunikacji bezprzewodowej (ISM, radiomodemy, itd.)

LoRaWAN opracowany został specjalnie dla urządzeń Internetu Rzeczy w taki sposób, by zapewnić im daleki zasięg i niski pobór mocy. Technologia optymalizuje zużycie energii i obsługuje mechanizmy optymalizacji ruchu pomiędzy węzłami. Komunikacja w ramach protokołu odbywa się w pełni dwukierunkowo.

Protokół zawiera również kilka kluczowych funkcji zabezpieczających komunikację, takich jak szyfrowanie kluczem 128-bitowym oraz algorytmy adaptacyjnej optymalizacji szybkości przesyłania danych oraz gwarancji jakości usług. Architektura LoRaWAN bazuje na topologii gwiazdy, w której stacje bazowe przekazują dane między urządzeniami (węzłami) a serwerem centralnym. Pozwala to ograniczyć komunikację w ramach sieci do niezbędnego minimum i przyczynia się do oszczędności energetycznych.

B. Narrowband IoT

Rys. 8. Odpowiedź na pytanie: Głównymi odbiorcami naszych produktów są…

Technologia NB-IoT to rozwiązanie oferowane m.in. przez operatorów komórkowych. Jest ona w stanie obsługiwać wiele urządzeń (terminali) jednocześnie, nawet do kilkudziesięciu tysięcy urządzeń w zasięgu jednej stacji bazowej.

Podobnie jak LoRaWAN, NB-IoT obsługuje najnowsze zabezpieczenia, zapewniając uwierzytelnianie i szyfrowanie danych i tak samo nastawiona jest na jak najniższe zużycie energii. Dwukierunkowa transmisja danych odbywa się z wykorzystaniem prywatnych APN, co oznacza wydzielenie ich z sieci Internet. Dostęp do sieci NB-IoT realizowany jest w taki sam sposób, jak w przypadku sieci LTE. W momencie, gdy urządzenie znajdzie właściwą komórkę w swojej sieci, loguje się do niej z użyciem własnego, bezpiecznego profilu. W NB-IoT zdefiniowane zostały funkcje umożliwiające urządzeniu przejście w tryb uśpienia pozwalający na zaoszczędzenie energii.

C. LTE Cat M1

CAT-M (LTE-MTC – Machine Type Communication czyli M2M) to technologia LTE przeznaczona do Internetu Rzeczy. Oferując tryby oszczędzania energii i rozszerzone możliwości wprowadzania urządzeń w stan uśpienia, CAT-M zapewnia niezawodną komunikację w sieci i dłuższą żywotność na zasilanych bateryjnie urządzeniach mobilnych lub stacjonarnych. Pozwala także na obniżenie kosztu urządzenia, w porównaniu do wcześniejszych rozwiązań bazujących na technologii LTE.

Opracowany przez 3GPP standard LTE-M dotyczy technologii radiowej sieci rozległej (LPWAN) o małej mocy. Moduły komunikacyjne LTE-M ułatwiają integrację i projektowanie systemów z wykorzystaniem usług w chmurze, cechuje je także atrakcyjna cena, niski pobór mocy urządzeń oraz relatywnie wysoka niezawodność komunikacji, zwłaszcza w lokalizacjach mogących sprawiać problemy z zasięgiem, np. we wnętrzach budynków i na terenach o rzadkiej zabudowie. Zaletą LTE-M w porównaniu do NB-IoT jest szybkość transmisji danych oraz możliwość stosowania w nich technologii głosowych. Rozwiązania te wymagają jednak większej przepustowości i mogą być droższe.

Rys. 9. Najbardziej popularni producenci przemysłowych modułów GSM oferowanych w Polsce

D. Wi-Fi 6 oraz Wi-Fi 7

Od 2019 roku dostępne są urządzenia działające w standardzie Wi-Fi 6E, zapewniające łączność z wykorzystaniem pasma 6 GHz i umożliwiających wyższy transfer kanałów o szerokości do 160 MHz. Wi-Fi 7 (czyli inaczej IEEE 802.11be) jest kolejnym standardem sieci bezprzewodowej, w pełni zgodnym ze wstecznymi rozwiązaniami. Urządzenia pracujące w standardzie Wi-Fi 7 mają pojawić się około 2024 roku⁶. Główną nowością będzie funkcja EHT – Extremely High Throughput, pozwalająca urządzeniom z Wi-Fi 7 przesyłać duże pliki z większą prędkością. Po doświadczeniach czasów pandemii nowe rozwiązanie będzie lepiej dostosowane do pracy zdalnej, rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości oraz streamingu obrazu w standardzie 8K. Skupienie się na wideo jest w przypadku tego standardu najważniejsze, ponieważ oczekuje się, że wkrótce tego rodzaju ruch stanie się dominujący zarówno w zastosowaniach biznesowych, jak i konsumenckich.

W porównaniu z Wi-Fi 6, Wi-Fi 7 (802.11be) będzie również wykorzystywać wielopasmową i wielokanałową agregację, zapewniać wyższe widmo i wydajność energetyczną, będzie bardziej odporny na zakłócenia i bardziej pojemny. Siódma generacja Wi-Fi jest także określana jako Wi-Fi o wysokiej przepustowości ze względu na jej przewidywaną zdolność do obsługi do 30 Gb/s, co oznacza mniej więcej trzy razy wyższą szybkość w porównaniu do Wi-Fi 6.

Przewidywany jest także przydział wielu jednostek zasobów w tym standardzie, co spowoduje efektywniejsze wykorzystanie pasma. W efekcie, technologia Wi-Fi może "wrócić do gry", stając się atrakcyjną alternatywą dla innych rozwiązań bezprzewodowych w takich zastosowaniach jak AR/VR, IoT i IIoT. Co więcej, Wi-Fi 7 może potencjalnie poprawić działanie aplikacji wymagających deterministycznego opóźnienia, wysokiej niezawodności i jakości usług (QoS).

Rys. 10. Najbardziej popularni producenci przemysłowych urządzeń Wi-Fi oferowanych w Polsce

Rys. 11. Najbardziej popularni producenci przemysłowych urządzeń do komunikacji ISM w Polsce

Rys. 12. Branże będące odbiorcami omawianych produktów komunikacji bezprzewodowej

E. Rozwiązania chmurowe do urządzeń bezprzewodowych

Coraz większą rolę zaczynają odgrywać dostarczane wraz z urządzeniami bezprzewodowymi funkcje dodatkowe, wśród których możliwość korzystania z chmury ma kluczowe znaczenie. Platformy chmurowe IoT łączą możliwości urządzeń IoT i przetwarzania w chmurze. Alternatywna nazwa dla tych rozwiązań to Cloud Service IoT Platform. Obecnie na rynku dostępnych jest kilka platform chmurowych IoT dostarczanych przez różnych dostawców usług, którzy obsługują szeroką gamę aplikacji. Można je również rozszerzyć na usługi wykorzystujące zaawansowane algorytmy uczenia maszynowego do analizy predykcyjnej, na przykład w zapobieganiu awariom.

Wraz ze wzrostem liczby używanych urządzeń IoT i zwiększaniem stopnia automatyzacji pojawiają się obawy dotyczące bezpieczeństwa. Rozwiązania chmurowe zapewniają jednak niezawodne, na obecnym etapie rozwoju kryptografii, protokoły uwierzytelniania i szyfrowania.

Globalny rynek usług w chmurze dla rozwiązań IIoT wydaje się już podzielony między trzy wiodące architektury hiperskalarne – AWS, Microsoft i Google Cloud. Posiadają one łącznie ponad 80%⁷ udziału w rynku globalnych usług chmury publicznej, także w przypadku IIoT.