Hiljuti on rakulise IOT (C-IOT) ökosüsteem ja eriti 3GPP standardimise keskendunud massiivse masina tüüpi side (MMTC) turule, näiteks vee mõõtmise, lehma jälgimise, aruka parkimise või vara jälgimise võimaldamisele. Põhitehnoloogiate kitsasriba internetiühendus (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) ja täiustatud masina tüüpi side (EMTC) (CAT-M) arendati Rel. 13/14, spetsiaalsete omadustega väga väikese energiatarbimisega (laiendatud katkematu vastuvõtt (EDRX), toiteallika moodul (PSM)) ja katvuse paranduste (CE-režiimid). Vahepeal on umbes 140 mobiilsideoperaatorit kogu maailmas kasutanud LTE M või NB-IOT-võrke ja GSA (Global Mobile Tarnijate Association) on arvestanud rohkem kui 500 seadmeid, mis toetavad kas Cat-M1, Cat-NB1 või Cat-NB2.
Arenevad IOT-rakendused mitmes tööstusharudes, samuti ülemaailmne järkjärguline järk-järgult 2G-st ja 3G-võrkudest, juhtivad vajadust rakenduse spetsiifiliste laienduste järele. Seetõttu töötab 3GPP pidevalt NB-IOT-i ja EMTC paranduste tegemisel konkreetsete rakenduste nõudmiste katmiseks (joonis 1). Näited on äratuste signaalid või varajase andmeedastuse, nagu on sisse viidud Rel. 15. Mõlemad aitavad optimeerida energiatarbimist ja reaktsiooniaegu. Pikaajalises perspektiivis on siiski vaja sujuvat üleminekut 5G ajastule.
C-IOT 5G ajastul
Esimene mobiilsidevõrgu genereerimine, mis on kujundatud algusest mitte ainult mobiilse lairibaühenduse turu (Embe) toetamiseks, vaid ka kasvav IOT-turg oli 5g. Juba esimeses 5G vabastamisel pandi vundament MMTC (NB-IOT / EMTC) üleminekuks 4g-lt 5G-le ja nn ultra usaldusväärseks, madalaks latentsuse kommunikatsiooniks (URPLC) nõudis näiteks tehase automatiseerimist. Umbes 5G uus raadio (Nr) omadused nagu paindlik numeroloogia, laialdaste sagedustoetus, sisseehitatud turvalisus ja mitmed virtualiseerimise kihid loovad baasi, et toetada Embe, MMTC ja URPLC-i olulisi 5G kasutusjuhtumi stsenaariume.
Kaks tegurit on 5G-ajastu Euroopa MMTC tuleviku jaoks hädavajalikuks: NB-IOT ja EMTC kooseksisteerimine 5G-le raadioressursside paindliku kasutamise tõttu; 5G-tuuma poolt seotud funktsioonide toetamine. Koostööfunktsioonid, nagu on määratletud relustes. 16 võimaldab 5g võimeline NB-IOT ja EMTC seadmed ühendada eraldiseisev 5G võrku.
Industrial IOT
Tehased tulevikus tuginevad sügavale integratsiooni info- ja automatiseerimisse, mis on lubatud üldlevinud ühenduvus. Tööstus otsib usaldusväärset ja turvalist traadita sidetehnoloogiat, mida saab tehase korrusel kasutada erinevate rakenduste jaoks. Võib esineda alternatiive erinevate juhtumite lahendamiseks, kuid ainult 5G-l on potentsiaal neid kõiki lahendada.
5G MMTC on optimeeritud madala võimsuse ja sügava katvuse jaoks seadmetele ja kaupadele, mida saab kasutada andurite ühendamiseks.
5G Embe on optimeeritud liikuvuse ja kõrge andmeedastuse jaoks. See sobib kasutamiseks virtuaalse reaalsuse prillide ja käeshoitavate seadmete ühendamiseks tehase korrusel.
Uus funktsioon 5G Urllcis, mis on välja töötatud Rel.16 / 17, võimaldab täieliku automatiseerimise robotite või automatiseeritud juhitavate sõidukite juhtimiseks.
Urllc on uus rakenduspiirkond mobiilside jaoks selgesõnaliste nõuetega seoses latentsuse, ajastuse ja usaldusväärsusega. 3GPP on kulutanud mõistlikke jõupingutusi nende nõuete lahendamiseks ja pakub nüüd põhjalikku URPLC tööriistakomplekti. See aitab optimeerida raadioliidese latentsust, funktsioone, näiteks lühikese sümboli aja ja mini-teenindusaegadega koos täiustustega, näiteks kiire ja paindliku kordumisprotsessiga või andmise tasuta üleslingi ülekandega. Võrgu virtualiseerimine, liikluse prioriteetide ja mitme juurdepääsu serva arvutamine parandavad suures osas lõpp-to-end latentsust. Kommunikatsiooni usaldusväärsust saab parandada, rakendades tugevaid kodeerimissüsteeme, pakettide dubleerimist ja kordamist ning kahekordse ühenduskavade kordamist. See tööriistalisam sisaldab ajatundlike võrgustike või LAN-tüüpi teenuste toetust 5G kaudu, nagu on peamiselt välja töötatud reldes6. Täiendavad aja sünkroniseerimiseks või töötamise piirangud litsentseerimata keskkondades on arengus reas.17.
Lisaks latentsusele ja kommunikatsiooni usaldusväärsusele on võrgu kättesaadavuse ja turvalisuse kriitilised tööstuskeskkonnas missioonide ja ärikriitiliste rakenduste jaoks. Tööstus on seetõttu otsinud tegutseda erasektori 5G-võrkude kasutamist, mida saaks kasutada eraldiseisvate mitteavaliste võrkudena (NPN-id), kasutades era spektrit või avalikku võrgu integreeritud NPN-id, kasutades võrgu virtualiseerimist vastavalt Rel.16.
NR valguse tutvustamine
Põhjalik funktsiooni komplekt 5G adekvaatselt käsitleb laias valikus IOT rakendusi, näiteks need äärmuslike odavate, äärmuslike madala võimsusega ja piiratud liikumisvõimega NB-IOT-ga. Näiteks on näiteks palju IOT-rakendusi, näiteks lastekaitsetasandeid, mis vajavad pikki aku eluiga, väga head katvust, samuti täieliku liikuvuse ja mõistliku andmemääraga. Teised näited on hädaolukorrandused, mis vajavad äärmuslikku katvust, vaid ka väga madal latentsus ja madal energiatarbimine. Nende keskmise suurusega IOT-rakenduste tegemiseks hakkas 3GPP õppima rakendusnõudeid NR-valguse all. Rel. 17 Ta kavatseb standardiseerida uue vähendatud võimekuse seadme tüübi, keskendudes tööstusharude, arukate kandjate ja seirekaamerate tüüpilistele nõuetele (joonis 2).
Mitte-maapealsed võrgud
Tänapäeval võivad mobiilsed võrgustikud katta rohkem kui 80% ülemaailmsest elanikkonnast, kuid ainult 40% maapinnast ja vähem kui 20% Maa pinnast. Ainsa väärilise alternatiivide alternatiivide lahendamisele globaalse seire, jälgimise ja jälgimise rakendused on mitte-maapealsete võrgustike kasutamine, kasutades väikeseid madalaid maa orbiidid satelliiti. Rel. 17, 3GPP töötab satelliitkomponentide integreerimisega 5G Nr arhitektuuris üldiselt. Esialgu uuritakse ta pikaajalist areng põhinevat NB-IOT ja EMTC kasutamist mitte-maapealse võrkude kaudu.
Katsejõud
3GPP juhib pidevalt standardimist, et vastata IOT ökosüsteemi praegustele ja tulevastele nõuetele. Omaduste ja võrgu stsenaariumide suur mitmekesisus koos väga spetsiifiliste IOT-rakenduste nõuetega kiirendab nõudlust katsetamise ja sertifitseerimise järele seadmete ja võrgukomponentide elutsükli üle.
Latentsus, usaldusväärsus ja energiatarbimine muutuvad üha olulisemaks ja võrgustike pideva jälgimise muutub hädavajalikuks. Selle tulemusena seisab laiem IOT testimine seisab paljude väljakutsetega tulemuste mõõtmistest, näiteks energiatarbimisest ja aku kasutusaegadest, vastavuse ja tootmise katse, kasutuselevõtu ja operatsioonide kaudu teenindamiseks ja kasutuselevõtuks.
Sellest järeldub, et aku kasutusajanõuded on rohkem kui 10 aastat ja latentsuse nõuded, mis ulatuvad minutitest kuni mikrosekandideni. Mõned rakendused, mis nõuavad ülemaailmset katvust ja liikuvust, keskenduvad mobiilsidetehnoloogiatele, näiteks LTE-M ja NB-IOT-le, kuid enamik seadmeid kasutavad mitte-rakulise traadita tehnoloogiaid, nagu Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, niit, Enocean, Sigfox ja Lora sisse \ t Litsentsimata tööstus-, teadus- ja meditsiinilise / lühikese vahemiku TRANDS.
RF-disaini katseprobleemid
IOT-seadmete üldise kommunikatsioonikäitumise testimine on oluline teema toote elutsükli kõigis faasides. RF disain nõuab erilist tähelepanu. IOT-seadme mõõtmised algavad tavaliselt RF-võimsuse, spektri ja vastuvõtjatundlikkuse mõõtmisega ühendatud režiimis. S-parameetrid mõõdetakse, et kontrollida ja häälestada IOT-seadme antenni toimivuse.
Pärast seda on soovitatav üle-õhu mõõtmine kogu kiirgava võimsuse ja lõpliku disaini isotroopse tundlikkuse täieliku õhu mõõtmise. Samuti võib olla asjakohane täita mõõtmisi teatud tuhmutingimustes või kohaldada katvuse suurendamise tehnikaid nagu need, mida kasutatakse NB-IOT ja LTE-M seadmete jaoks.
Sobivate riistvara ja tarkvara projekteerimine on eriti oluline madalate võimsusega seadmetele, näiteks optimaalse energiatarbimise rakendamise aktiivses režiimis, aga ka süvapööramisrežiimid või lühikese käivitus- / seiskamisfaasid. IOT-seadmed, mis kasutavad traadita madala võimsusega tehnoloogiaid (LP-WAN), nagu LTE-M või NB-IOT vaja kaaluda kõiki aspekte operatiivrežiimide ja funktsioonide nagu PSM, EDRX või CE.
Seadme tegijad, operaatorid ja infrastruktuuri tootjad nõuavad terviklikku katseportfelli, et kiirendada IOT-rakenduste ja teenuste kasutuselevõttu. Seda ei ole võimalik saavutada IOT-seadmete vastavuse kontrollimata regulatiivse, käitaja ja standardite nõuetega.
Isegi hästi määratletud protsessidega, paljud uued IOT-seadmete disainilahendused ebaõnnestuvad sertifitseerimist esimesel katsel. Reguleerivate asutustega on määratlenud katsejuhtumid, et tagada samade sagedusribal tegutsevate traadita tehnoloogiate kooseksisteerimise ja võrgustiku sõbralikud toimingud. Bluetooth, Wi-Fi ja Zigbee, näiteks kõik toimivad samas 2.4GHz ism bänd. Nende sertifitseerimine keskendub RF-i ja protokolli vastavuse teemadele, et tagada koostalitlusvõime ja kõrge jõudlusega. Ettevõtjad võivad taotleda täiendavaid katseid, mis lubavad oma võrkude jaoks iOT-seadmeid.
Autori kohta
Jörg Köpp on turusegmendi juht - iot, Rohde & Schwarz
