Nedavno je ekosustav mobilnog IOT-a (C-IOT), a posebno 3GPP standardizacija, fokusirao se na omogućavanje masivnog tržišta komunikacije tipa stroja (MMTC) za aplikacije poput mjerenja vode, praćenja pametnog parkiranja ili praćenja. Osnovne tehnologije uski pojačani internet (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) i poboljšana komunikacija tipa mašine (EMTC) (CAT-M) razvijena su u relaciji. 13/14, s namjenskim karakteristikama za vrlo nisku potrošnju energije (prošireni prepun prijema (EDRX), modul za napajanje (PSM)) i poboljšanja pokrivanja (CE načini). U međuvremenu, oko 140 mobilnih operatera širom svijeta raspoređeno je LTE M mrežama ili NB-IOT mreže, a GSA (Global Mobile Dobavljači) broji više od 500 uređaja koji podržavaju ili CAT-M1, CAT-NB1 ili CAT-NB2.
U nastajanju IOT aplikacija u nekoliko industrija, kao i globalne faze od 2G i 3G mreža, pokreću potrebu za više proširenja specifičnih za aplikaciju. Stoga 3GPP kontinuirano radi na poboljšanjima za NB-IOT i EMTC za pokrivanje specifičnih zahtjeva aplikacije (slika 1). Primjeri su signali za buđenje ili prijevremeni prijenos podataka, kao što su uvedeni u rela. 15. Oboje pomažu u optimizaciji potrošnje energije i vremena reakcije. Dugoročno, međutim, postoji potreba za glatkim prelaskom na eru 5g.
C-iot u eri od 5g
Prva generacija mobilne mreže dizajnirana iz stara za podršku ne podržavaju ne samo mobilno širokopojasno tržište (EMBR), već i rastuća tržišta IOT-a bila je 5g. Već u prvom izdanju 5g, Fondacija je postavljena za tranziciju MMTC-a (NB-IOT / EMTC) iz 4G do 5G i za takozvanu ultra pouzdanu komunikaciju niske latency (URLLLC) koja je tražila, na primjer, tvornička automatizacija. Oko 5G novih radija (NR) karakteristika kao što su fleksibilna numerologija, široka frekvencija, ugrađena sigurnost i nekoliko slojeva virtualizacije stvaraju bazu za podršku esencijalnim scenarijima za 5G, MMTC i URLLLC.
Dva faktora su od suštinske važnosti za budućnost MMTC-a u 5G eri: suživot NB-IOT-a i EMTC-a u 5G zbog fleksibilne upotrebe radio resursa; i podrška srodnih funkcija od 5G jezgre. Značajke suživota kako je navedeno u relaciji. 16 će omogućiti 5G sposobnim NB-IOT-om i EMTC uređajima da se povežu na samostalna 5G mreža.
Industrial Iot
Fabrike u budućnosti oslanjaće se na duboku integraciju informacija i automatizacije, omogućeno sveprisutnim povezivanjem. Industrija traži pouzdanu i sigurnu bežičnu komunikacijsku tehnologiju koja se može koristiti za različite aplikacije na tvorničkom podu. Možda postoje alternative za rješavanje različitih slučajeva, ali samo 5G ima potencijal da ih sve riješi.
5g MMTC je optimiziran za malu energiju i duboku pokrivenost za uređaje koji prate alate i robu ili se može koristiti za povezivanje senzora.
5G EMSB je optimiziran za mobilnost i visoku propusnost podataka. Pogodan je za upotrebu u povezivanju naočala za virtualnu stvarnost i ručnih uređaja koji se koriste oko tvorničke poda.
Nova značajka u 5G URLLC-u, razvijena u rel.16 / 17, omogućit će potpunu automatizaciju za kontrolu robota ili automatiziranih vođenih vozila.
URLLC je nova aplikacija za mobilnu komunikaciju sa eksplicitnim zahtjevima u vezi sa kašnjenjem, vremenom i pouzdanošću. 3GPP je potrošio razumne napore za rješavanje ovih zahtjeva i sada pruža sveobuhvatan urllc alat. Pomoći će optimizirati kašnjenje na radio sučelju, sa značajkama kao što su kratkim vremenom i mini utora, zajedno s poboljšanjima kao što su brzi i fleksibilni postupak ponavljanja ili prijenos bez odobrenja. Virtuelizacija mreže, prioritet u saobraćaju i računar za višestruke ivice u velikoj mjeri će u velikoj mjeri poboljšati latentnost krajnjeg do kraja. Pouzdanost komunikacija može se poboljšati primjenom shema robusnih kodiranja, kopiranje i ponavljanja paketa kao i dvostruke sheme povezivanja. Ovaj alat uključuje podršku vremenskih senzivnih mreža ili usluga LAN-tipa putem 5G, kao što se uglavnom razvijalo u rel.16. Daljnja poboljšanja za vremenski sinhronizacija ili rad u nelicenciranim okruženjima su u razvoju u rel.17.
Pored rezervacije i komunikacijskog pouzdanosti, dostupnost mreže i sigurnost su kritični za aplikacije za misiju i poslovanje u industrijskom okruženju. Industrija je stoga tražila da upravlja privatnim 5G mrežama koje bi mogle biti raspoređene kao samostalne ne-javne mreže (NPNS) koristeći privatni spektar ili javnu mrežu integrirane NPN-ove koristeći mrežnu virtuelizaciju navedenu u rel.16.
Uvođenje NR svjetla
Sveobuhvatni značajki od 5G adekvatno se bavi širokom rasponu IOT aplikacija, na primjer, onima za ekstremnu jeftinu, ekstremnu nisku snagu i ograničenu pokretljivost s NB-IOT-om. Postoje, međutim, puno iot aplikacija, na primjer, sigurnosne nošenja za djecu, na primjer, potrebna je dugačak životni vijek baterije, vrlo dobru pokrivenost, kao i potpunu mobilnost i razumne stope podataka. Ostali primjeri su hitni senzori koji su potrebna ekstremna pokrivenost, ali i vrlo nisku kašnjenje i malu potrošnju energije. Za rješavanje ovih aplikacija za IOT srednje klase, 3GPP je počeo proučavati zahtjeve za aplikacije pod imenom NR svjetlo. U relatu. 17 To će standardizirati novi tip smanjenih uređaja za sposobnost s fokusom na tipične zahtjeve industrijskih senzora, pametnih novine i nadzornih kamera (slika 2).
Nezemlje mreže
Danas mobilne mreže mogu pokriti više od 80% globalne populacije, ali samo 40% površine zemljišta i manje od 20% zemlje Zemlje. Jedina dostojna alternativa rješavanju IOT aplikacija globalnog osjetljivosti, praćenja i praćenja je upotreba ne-zemaljskih mreža korištenjem, sitnih satelita sa niskim zemljama. U relatu. 17, 3GPP radi na integraciji satelitskih komponenti u arhitekturi 5g NR uopšte. U početku studira upotrebu dugoročne evolucije temeljene na evoluciji i EMTC putem ne-zemaljskih mreža.
Moć testiranja
3GPP kontinuirano stavljaju standardizaciju za susret sadašnjih i budućih zahtjeva za IOT ekosustav. Velika raznolikost značajki i mrežnih scenarija, zajedno s vrlo specifičnim zahtjevima za aplikaciju IOT, ubrzat će potražnju za testiranjem i certificiranjem tokom životnog ciklusa uređaja i mrežnih komponenti.
Kašnjenje, pouzdanost i potrošnja energije postaju sve važniji i kontinuirano nadgledanje mreža postat će ključno. Kao rezultat toga, šire testiranje IOT-a se suočava s širokim rasponom izazova iz mjerenja performansi, poput potrošnje energije i vijek trajanja baterije, kroz usklađenost i proizvodnju testiranja, raspoređivanja i operacija na servisiranje i popravak usluga.
Iz toga slijedi da su vijek trajanja baterije više od 10 godina i zahtjevi za kašnjenjem u rasponu od minuta do mikrosekundi postaju relevantni. Neke aplikacije koje zahtijevaju globalno pokrivanje i mobilnost fokusirat će se na mobilne tehnologije poput LTE-M i NB-IOT, ali većina uređaja će koristiti ne-mobilne bežične tehnologije kao što su Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, navoj, enocean, sigfox i lora u Nelicencirani industrijski, naučni i medicinski / kratki domet.
Ispitajte izazove u RF dizajnu
Ispitivanje ukupnog ponašanja komunikacije IOT uređaja važna je tema u svim fazama životnog ciklusa proizvoda. RF dizajn zahtijeva posebnu pažnju. Mjerenja uređaja IOT obično započinju s mjerenjima osjetljivosti na RF napajanje, spektar i prijemnik u povezanom režimu. S-Parametri se mjere kako bi provjerili i prilagodili performanse antene IOT uređaja.
Nakon toga preporučuje se mjerenje prekomjerne zraka ukupne zračene snage i ukupne izotropne osjetljivosti konačnog dizajna. Također može biti relevantno za obavljanje mjerenja pod određenim uvjetima izblijedjela ili primjenjuju tehnike poboljšanja pokrivanja poput onih koji se koriste za NB-IOT i LTE-M uređaje.
Dizajn odgovarajućeg hardvera i softvera posebno je važno za uređaje sa niskim napajanjem, na primjer implementirajući optimalnu potrošnju energije u aktivnom režimu, ali i dubokim načinima spavanja ili kratkim fazama za pokretanje / isključivanje / isključivanje. IOT uređaji koji koriste bežične tehnologije sa malim napajanjem (LP-WAN), poput LTE-M ili NB-IOT moraju razmotriti sve aspekte operativnih režima i funkcija kao što su PSM, EDRX ili CE.
Proizvođači uređaja, operateri i proizvođači infrastrukture zahtijevaju sveobuhvatan testni portfelj za ubrzanje uvođenja IOT aplikacija i usluga. To se ne može postići bez provjere usklađenosti iOT uređaja sa regulatornim, operatorom i standardima.
Čak i sa dobro definiranim procesima, mnogi novi dizajni IOT uređaja i dalje ne uspijevaju certificiranje u prvom pokušaju. Regulatori su definirali testne slučajeve kako bi se osigurali suživot i operacije za bežične tehnologije koje djeluju u istom frekvencijskom opsegu. Bluetooth, Wi-Fi i Zigbee, na primjer, svi rade u istom 2.4GHz ISM opsegu. Njihova certifikacija fokusirana je na temu usklađenosti u RF i Protocol kako bi se osigurala interoperabilnost i visoke performanse. Operatori mogu zatražiti dodatne testove koji ovlašćuju IOT uređaje za njihove mreže.
O autoru
Jörg Köpp je menadžer tržišnog segmenta - IOT, Rohde & Schwarz
