Kohët e fundit ekosistemi i IOT celulare (C-IOT), dhe sidomos standardizimi i 3GPP, është fokusuar në dhënien e tregut të komunikimit të makinës masive (MMTC) për aplikime të tilla si matja e ujit, monitorimi i lopës, parkimi i zgjuar ose ndjekja e aseteve. Teknologjitë bazë të ngushtë të internetit të gjërave (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) dhe komunikimit të zgjeruar të tipit të makinës (EMTC) (CAT-M) janë zhvilluar në REL. 13/14, me karakteristika të dedikuara për konsum shumë të ulët të energjisë (pritja e zgjatur e ndërprerë (EDRX), moduli i furnizimit me energji (PSM)) dhe përmirësimet e mbulimit (modes CE). Ndërkohë, rreth 140 operatorë celularë në mbarë botën kanë vendosur rrjetet LTE M ose NB-IOT, dhe GSA (Shoqata Globale e Furnizuesve të Mobile) ka numëruar më shumë se 500 pajisje që mbështesin ose Cat-M1, CAT-NB1 ose CAT-NB2.
Aplikacionet në zhvillim në disa industri, si dhe fazën globale nga rrjetet 2G dhe 3G, të përzënë nevojën për më shumë shtesa specifike për aplikim. Prandaj, 3GPP vazhdimisht punon në përmirësimet për NB-IOT dhe EMTC për të mbuluar kërkesat specifike të aplikimit (Figura 1). Shembujt janë sinjale zgjimi ose transmetimi i të dhënave të hershme, siç futet në rel. 15. Të dy ndihmojnë për të optimizuar konsumin e energjisë dhe kohën e reagimit. Në afat të gjatë, megjithatë, ka nevojë për një tranzicion të butë në epokën e 5G.
C-IOT në epokën e 5G
Gjenerimi i parë i rrjetit celular të dizajnuar që nga fillimi për të mbështetur jo vetëm tregun e gjerë të broadband (Embb), por edhe në rritje të tregut të IOT ishte 5G. Tashmë në lirimin e parë 5G, fondacioni u vendos për tranzicionin e MMTC (NB-IOT / EMTC) nga 4G në 5G dhe për të ashtuquajturat Ultra të besueshme, komunikim të ulët latente (URLLC) kërkoi, për shembull, automatizimin e fabrikës. Disa karakteristika të reja radio (nr) të tilla si numerologjia fleksibël, mbështetja e gjerë e frekuencës, siguria e integruar dhe disa shtresa të virtualizimit krijojnë bazën për të mbështetur skenarët e rëndësishëm të përdorimit të 5G të EMBB-së, MMTC dhe URLLC.
Dy faktorë janë thelbësore për të ardhmen e MMTC në epokën 5G: bashkëjetesa e NB-IOT dhe EMTC në 5G për shkak të përdorimit fleksibël të burimeve të radios; dhe mbështetjen e karakteristikave të lidhura me bërthamën 5G. Karakteristikat e bashkëjetesës siç është specifikuar në Rel. 16 do të lejojë 5G pajisje të aftë NB-IOT dhe EMTC të lidhen me një rrjet të pavarur 5G.
Iot industrial
Fabrikat në të ardhmen do të mbështeten në integrimin e thellë të informacionit dhe automatizimit, të aktivizuara nga lidhja e kudogjendur. Industria po kërkon një teknologji të besueshme dhe të sigurt të komunikimit pa tel që mund të përdoret për aplikime të ndryshme në katin e fabrikës. Mund të ketë alternativa për të trajtuar raste të ndryshme, por vetëm 5G ka potencial për t'i adresuar të gjithë.
5G MMTC është optimizuar për fuqi të ulët dhe mbulim të thellë për pajisjet që ndjekin mjetet dhe mallrat ose mund të përdoren për lidhjen e sensorëve.
5G Embb është optimizuar për lëvizjen dhe të dhënat e larta të të dhënave. Është i përshtatshëm për përdorim në lidhjen e syzeve virtuale të realitetit dhe pajisjeve handheld të përdorura rreth katit të fabrikës.
Një tipar i ri në URLLC 5G, i zhvilluar në Rel.16 / 17, do të mundësojë automatizimin e plotë për kontrollin e robotëve ose automjeteve të automatizuara të udhëzuara.
URLLC është një fushë e re e aplikimit për komunikimin celular me kërkesa të qarta në lidhje me latente, kohën dhe besueshmërinë. 3GPP ka shpenzuar përpjekje të arsyeshme për të adresuar këto kërkesa dhe tani ofron një instrument të plotë urllc. Kjo do të ndihmojë në optimizimin e latente në ndërfaqen e radios, me karakteristika të tilla si koha e shkurtër e simbolit dhe lojëra elektronike, së bashku me përmirësime të tilla si procesi i përsëritjes së shpejtë dhe fleksibël ose transmetimi i integruar i granteve. Virtualizimi i rrjetit, prioritizimi i trafikut dhe informatika e buzës me shumë qasje do të përmirësojë në masë të madhe latentizmin përfundimtar. Besueshmëria e komunikimit mund të përmirësohet duke zbatuar skemat e fuqishme të kodimit, dyfishimin e paketave dhe përsëritjen, si dhe skemat e dyfishtë të lidhjes. Ky vegël përfshin mbështetjen e rrjeteve të ndjeshme ndaj kohës ose shërbimeve të tipit LAN nëpërmjet 5G, siç është zhvilluar kryesisht në rel.16. Përmirësime të mëtejshme për sinkronizimin ose funksionimin e kohës në mjedise të palicencuara janë në zhvillim në Rel.17.
Përveç besueshmërisë së latenteve dhe komunikimit, disponueshmëria e rrjetit dhe siguria janë kritike për aplikimet e misionit dhe biznesit në mjedisin industrial. Prandaj, industria është duke kërkuar për të operuar rrjete private 5G që mund të vendosen si rrjete jo-publike të pavarura (NPN) duke përdorur spektrin privat ose në rrjetin publik të integruar NPNS duke përdorur virtualizimin e rrjetit siç është specifikuar në Rel.16.
Prezantimi i dritës NR
Gjendja gjithëpërfshirëse e 5G adreson në mënyrë adekuate një gamë të gjerë të aplikacioneve të IOT, për shembull, ata për kosto ekstreme me kosto të ulët, fuqi ekstreme të ulët dhe lëvizshmëri të kufizuar me NB-IOT. Ka, megjithatë, shumë aplikacione të IOT, veshjet e sigurisë së fëmijëve, për shembull, që kanë nevojë për jetëgjatësi të gjatë të baterisë, mbulim shumë të mirë, si dhe lëvizshmëri të plotë dhe norma të arsyeshme të të dhënave. Shembuj të tjerë janë sensorë emergjente që kanë nevojë për mbulim ekstrem, por edhe latente shumë të ulëta dhe konsum të ulët të energjisë. Për të adresuar këto aplikacione të mesme të IOT, 3GPP ka filluar të studiojë kërkesat e aplikimit sipas emrit NR dritë. Në rel. 17 Ajo do të standardizojë një lloj të ri të reduktuar të pajisjes së pajisjes me fokus në kërkesat tipike të sensorëve industrialë, të zgjuar dhe cams survejimi (Figura 2).
Rrjetet jo-tokësore
Sot, rrjetet celulare mund të mbulojnë më shumë se 80% të popullsisë globale, por vetëm 40% të sipërfaqes së tokës dhe më pak se 20% të sipërfaqes së tokës. E vetmja alternativë e denjë për të adresuar aplikacionet e IOT të ndjeshmërisë globale, ndjekjes dhe monitorimit është përdorimi i rrjeteve jo-tokësore duke përdorur, satelitë të vogla të orbitës së tokës. Në rel. 17, 3GPP po punon për integrimin e komponentëve satelitor në arkitekturën 5G NR në përgjithësi. Fillimisht, ajo studion përdorimin e evolucionit afatgjatë bazuar NB-IOT dhe EMTC nëpërmjet rrjeteve jo-tokësore.
Fuqia e testimit
3GPP po vozis vazhdimisht standardizimin për të përmbushur kërkesat e sotme dhe të ardhshme për ekosistemin e IOT. Diversiteti i madh i karakteristikave dhe skenarëve të rrjetit, së bashku me kërkesat shumë specifike të aplikimit të IOT, do të përshpejtojë kërkesën për testim dhe certifikim mbi ciklin e jetës së pajisjeve dhe komponentëve të rrjetit.
Latente, besueshmëria dhe konsumi i energjisë bëhen gjithnjë e më të rëndësishme dhe monitorimi i vazhdueshëm i rrjeteve do të bëhet thelbësor. Si rezultat, testimi më i gjerë i IOT përballet me një gamë të gjerë sfidash nga matjet e performancës, të tilla si konsumi i energjisë dhe jeta e baterisë, përmes testit të pajtueshmërisë dhe prodhimit, vendosjes dhe operacioneve në riparimin dhe riparimin në shërbim.
Rrjedhimisht, kërkesat e jetës së baterisë për më shumë se 10 vjet dhe kërkesat e latenteve që variojnë nga minuta në mikrosekondë bëhen të rëndësishme. Disa aplikacione që kërkojnë mbulim global dhe lëvizshmëri do të përqëndrohen në teknologjitë celulare të tilla si LTE-M dhe NB-IOT, por shumica e pajisjeve do të përdorin teknologji pa celulare, si Bluetooth, Wi-Fi, zigbee, fije, enocean, sigfox dhe lora në Industriale, shkencore dhe mjekësore të palicencuara / të shkurtra.
Sfidat e testimit në dizajnin RF
Testimi i sjelljes së përgjithshme të komunikimit të pajisjeve të IOT është një temë e rëndësishme në të gjitha fazat e ciklit të jetës së produktit. Dizajni i RF kërkon vëmendje të veçantë. Matjet e pajisjes IOT zakonisht fillojnë me matjet e ndjeshmërisë RF, spektrin dhe marrësit të ndjeshmërisë në mënyrën e lidhur. S-parametrat maten për të verifikuar dhe përshtatur performancën e antenës së pajisjes IOT.
Pas kësaj, rekomandohet matja mbi-ajrore e fuqisë totale të rrezatimit dhe ndjeshmërisë totale izotropike të dizajnit përfundimtar. Gjithashtu mund të jetë relevante për të kryer matjet në kushte të caktuara të venitura ose për të aplikuar teknikat e rritjes së mbulimit siç janë ato të përdorura për pajisjet NB-IOT dhe LTE-M.
Projektimi i pajisjeve dhe softuerit të përshtatshëm është veçanërisht i rëndësishëm për pajisjet e ulëta të energjisë, për shembull zbatimin e konsumit optimal të energjisë në mënyrë aktive, por edhe mënyrat e gjumit të thellë ose në fazat e shkurtra të fillimit / mbylljes. Pajisjet e IOT që përdorin teknologji të ulët të energjisë me valë (LP-WAN) të tilla si LTE-M ose NB-IOT duhet të marrin në konsideratë të gjitha aspektet e mënyrave operacionale dhe karakteristikave të tilla si PSM, EDRX ose CE.
Prodhuesit e pajisjes, operatorët dhe prodhuesit e infrastrukturës kërkojnë një portofol të plotë të testimit për të përshpejtuar futjen e aplikacioneve dhe shërbimeve të IOT. Kjo nuk mund të arrihet pa verifikuar përputhshmërinë e pajisjeve të IOT me kërkesat rregullatore, operative dhe standarde.
Edhe me procese të përcaktuara mirë, shumë dizajne të reja të pajisjeve të IOT ende dështojnë certifikimin në përpjekjen e parë. Rregullatorët kanë përcaktuar rastet e testimit për të siguruar bashkëjetesë dhe operacione miqësore për rrjetin për teknologjitë pa tel që veprojnë në të njëjtën grup frekuencash. Bluetooth, Wi-Fi dhe zigbee, për shembull, të gjitha veprojnë në të njëjtën grup 2.4GHz ISM. Certifikimi i tyre fokusohet në Temat RF dhe protokollin për të siguruar ndërveprimin dhe performancën e lartë. Operatorët mund të kërkojnë teste shtesë që autorizojnë pajisjet IOT për rrjetet e tyre.
Rreth Autorit
Jörg Köpp është menaxher i segmentit të tregut - IOT, ROHDE & SCHWARZ
