Viime aikoina solu IOT (C-IOT) ekosysteemi ja erityisesti 3GPP-standardointi, on keskittynyt ottamaan massiivisen koneen tyypin viestinnän (MMTC) markkinoille sovelluksia, kuten vesimittausta, lehmän seurantaa, älykkäälle pysäköinti- tai omaisuusseuranta. Base Technologies kapeakaistainen Internet (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) ja parannettu koneen tyyppi (EMTC) (CAT-M) kehitettiin REL. 13/14, Erittäin alhaisen virrankulutuksen erityispiirteet (laajennettu epäjatkuva vastaanotto (EDRX), virtalähteen moduuli (PSM)) ja kattavuusparannukset (CE-tilat). Sillä välin noin 140 matkapuhelinoperaattorit ympäri maailmaa ovat ottaneet käyttöön LTE M tai NB-esineiden internetin verkkojen ja GSA: n (Global mobile Suppliers Association) on laskenut yli 500 tukevissa laitteissa joko Cat-M1, Cat-NB1 tai Cat-NB2.
Kehittyvät IOT-sovellukset useilla teollisuudenaloilla sekä maailmanlaajuinen vaihe 2G- ja 3G-verkoista, ajavat tarvetta lisää sovelluskohtaisia laajennuksia. Siksi 3GPP työskentelee jatkuvasti NB-IOT: n ja EMTC: n parannuksiin erityisten sovellusvaatimusten kattamiseksi (kuvio 1). Esimerkkejä ovat herätyssignaalit tai varhainen tiedonsiirto, kuten Rel. 15. Molemmat auttavat optimoimaan virrankulutus ja reaktioajat. Pitkällä aikavälillä on kuitenkin tarpeen sileä siirtyminen 5G: n aikakaudelle.
C-IOT 5G: n aikakaudella
Ensimmäinen mobiiliverkon sukupolvi suunniteltu alusta tukemaan paitsi mobiililaajakaistamarkkinoita (EBLB), mutta myös kasvava IOT-markkinat olivat 5G. Jo ensimmäisessä 5G-julkaisussa säätiö asetettiin MMTC: n (NB-IOT / EMTC) siirtymiseen 4G - 5 g ja ns. Ultra-luotettava, alhainen latenssiviestintä (URLLC), joka vaati esimerkiksi tehdasautomaatiossa. Noin 5G uusi radio (NR) -ominaisuudet, kuten joustava numero, laaja taajuustuki, sisäänrakennettu tietoturva ja useita virtualisointikerroksia luovat pohjan tukemaan ERCTC: n, MMTC: n ja URLLC: n välttämättömiä 5G-käyttökohtaisia skenaarioita.
Kaksi tekijää ovat välttämättömiä MMTC: n tulevaisuuden osalta 5G-aikakaudella: NB-IOT: n ja EMTC: n rinnakkaiselo 5G: ssä radiovarojen joustavan käytön vuoksi; ja siihen liittyvien ominaisuuksien tukeminen 5G-ytimellä. Rinnakkaiselokuvat, jotka on määritelty Rel. 16 avulla 5G, joka kykenee NB-esineiden internetin ja eMTC laitteet voivat muodostaa itsenäinen 5G verkkoon.
Teollinen iot
Tehtaat tulevaisuudessa luottavat informaation ja automaation syvään integraatioon, jota Ubiquitous Connectivity on käytössä. Teollisuus etsii luotettavaa ja turvallista langatonta viestintätekniikkaa, jota voidaan käyttää erilaisiin sovelluksiin tehtaalla lattialla. Saattaa olla vaihtoehtoja eri tapausten käsittelemiseksi, mutta vain 5 g: lla on mahdollisuus käsitellä niitä kaikkia.
5G MMTC on optimoitu pienelle teholle ja syvälle kattavuudelle laitteille, jotka seuraavat työkalut ja tavarat tai sitä voidaan käyttää antureiden liittämiseen.
5G EBBB on optimoitu liikkuvuudelle ja suurelle tiedonsiirtolle. Se sopii käytettäväksi tehtaan lattian ympärillä käytettävien virtuaalisten todellisuuslasien ja kädessä pidettävien laitteiden liittämiseen.
Uusi ominaisuus 5g URLLC: ssä, joka on kehitetty REL.16 / 17, mahdollistaa täyden automaation robottien tai automaattisten opastettujen ajoneuvojen ohjaamiseksi.
URLLC on uusi sovellusalue soluviestinnässä, jossa on nimenomaisia vaatimuksia latenssiin, ajoitukseen ja luotettavuuteen. 3GPP on käyttänyt kohtuullisia ponnisteluja näiden vaatimusten käsittelemiseksi ja nyt tarjoaa kattavan URLLLC-työkalun. Se auttaa optimoimaan radion käyttöliittymän latenssin, jossa on lyhyet symboliaikaa ja mini-aikaväliä sekä parannuksia, kuten nopea ja joustava toistoprosessi tai Grant-Free Uplink-lähetys. Verkon virtualisointi, liikenteen priorisointi ja monikäyttöinen reunan laskenta parantavat suurelta osin loppupäässä. Viestintä Luotettavuutta voidaan parantaa soveltamalla vankkoja koodaavia kaavioita, pakettipäälliköitä ja toistoa sekä kaksoisliitäntäjärjestelmiä. Tämä työkalu sisältää aikaherkät verkot tai LAN-tyyppiset palvelut 5G: n kautta, kuten pääasiassa kehitetään REL.16. Ajan synkronoinnin tai käyttöympäristön käyttöön liittyvät parannukset ovat kehityksessä REL.17.
Latenssin ja viestinnän luotettavuuden lisäksi verkon saatavuus ja turvallisuus ovat kriittisiä teollisuusympäristön lähetys- ja liiketoimintakriittisille sovelluksille. Teollisuus on siksi pyrkinyt käyttämään yksityisiä 5G-verkkoja, jotka voitaisiin käyttää itsenäisinä ei-julkisina verkoissa (NPNS) käyttäen yksityistä spektriä tai julkista verkkoa integroituja NPNS: ää käyttämällä verkkovirtualisointia REL.16 mukaisesti.
Esittelyssä NR-valo
Kattavalla ominaisuudella 5G käsittelee riittävästi monenlaisia IOT-sovelluksia esimerkiksi äärimmäisen edulliseen, äärimmäisen alhaisen ja rajoitetun liikkuvuuden kanssa NB-Iotilla. On kuitenkin runsaasti IOT-sovelluksia, esimerkiksi lasten turvallisuuskulutuksia, jotka tarvitsevat pitkän akun käyttöiän, erittäin hyvän kattavuuden sekä täydellisen liikkuvuuden ja kohtuullisen datanopeuden. Muut esimerkit ovat hätäantureita, jotka tarvitsevat äärimmäistä kattavuutta, mutta myös erittäin alhainen latenssi ja pieni virrankulutus. Näiden keskikokoisten IOT-sovellusten käsittelemiseksi 3GP alkoi tutkia hakemusvaatimukset Nimen NR-valon alla. Rel. 17 Se aikoo standardisoida uuden pienemmän kapasiteetin tyypin, jossa keskitytään teollisuusantureiden, älykkäiden kulutus- ja valvontakameroiden tyypillisiin vaatimuksiin (kuva 2).
Ei-maanpäälliset verkot
Nykyään matkaviestinverkot voivat kattaa yli 80% maailmanlaajuisesta väestöstä, mutta vain 40% maapinnasta ja alle 20% maan pinnasta. Ainoa arvoinen vaihtoehto maailmanlaajuisen tunnistamisen, seurannan ja seurannan IOT-sovellusten käsittelemiseksi on muiden kuin maanpäällisten verkkojen käyttö käyttämällä pieniä matalalla maapallon kiertoradatelliitit. Rel. 17, 3GPP työskentelee satelliittikomponenttien integroinnissa 5G NR-arkkitehtuurissa yleensä. Aluksi se tutkii pitkäaikaisen kehityspohjaisen NB-IOTin ja EMTC: n käyttöä muiden kuin maanpäällisten verkkojen kautta.
Testauksen voima
3GPP ajaa jatkuvasti standardointia nykyisten ja tulevien vaatimusten täyttämiseksi IOT ekosysteemille. Ominaisuuksien ja verkko-skenaarioiden suuri monimuotoisuus yhdessä hyvin tiettyjen IOT-sovellusvaatimusten kanssa nopeuttaa testattavan ja sertifikaatin kysyntää laitteiden ja verkkokomponenttien elinkaaren suhteen.
Latenssi, luotettavuus ja virrankulutus muuttuvat yhä tärkeämmäksi ja verkostojen jatkuva seuranta tulee olennaisiksi. Tämän seurauksena laajempi IOT-testaus on laaja valikoima haasteita suorituskyvyn mittauksista, kuten virrankulutuksesta ja akun käyttöikästä noudattamalla ja valmistustestiä, käyttöönottoa ja palvelun korjaamista.
Tästä seuraa, että yli 10 vuoden ja latenssivaatimusten akun vaatimukset, jotka vaihtelevat minuuteista mikrosekunteille, tulee olemaan merkityksellisiä. Jotkin maailmanlaajuisen kattavuuden ja liikkuvuuden edellyttämät sovellukset keskittyvät matkapuhelintekniikoihin, kuten LTE-M- ja NB-IOT, mutta useimmat laitteet käyttävät ei-solukkoja langattomia tekniikoita, kuten Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, lanka, Encean, Sigfox ja Lora sisään Lukotekniset teolliset, tieteelliset ja lääketieteelliset / lyhytaikaiset alueet.
Testaa haasteet RF-suunnittelussa
IOT-laitteiden yleisen viestintäkäyttäytymisen testaaminen on tärkeä aihe tuotteen elinkaaren vaiheissa. RF-muotoilu edellyttää erityistä huomiota. IOT Laitteen mittaukset alkavat tyypillisesti RF-teholla, spektrillä ja vastaanottimen herkkyysmittauksilla liitetyssä tilassa. S-parametrit mitataan IOT-laitteen antennin suorituskyvyn tarkistamiseksi ja virittämiseksi.
Tämän jälkeen suositellaan lopullisen suunnittelun koko säteilytehon ylikuormitusvoiman ja koko isotrooppisen herkkyyden mittaus. Se voi myös olla merkityksellisiä mittausten suorittamiseksi tietyissä häipymisolosuhteissa tai soveltaa kattavuuden parantamistekniikoita, kuten NB-IOT- ja LTE-M-laitteisiin käytetyt.
Asianmukaisten laitteiden ja ohjelmistojen suunnittelu on erityisen tärkeää pienille voimalaitteille, esimerkiksi toteuttaa optimaalinen virrankulutus aktiivisessa tilassa, mutta myös syvälevytilat tai lyhyt käynnistyksen / sammutusvaiheet. IOT-laitteet, jotka käyttävät langattomia matala-sähkötekniikoita (LP-WAN), kuten LTE-M- tai NB-IOT: n, tarvetta harkita kaikkia toimintatilojen ja ominaisuuksien kuten PSM, EDRX tai CE.
Laitteen valmistajat, operaattorit ja infrastruktuurin valmistajat vaativat kattavaa testisalkkua nopeuttamaan IOT-sovellusten ja palveluiden käyttöönottoa. Tätä ei voida saavuttaa tarkistamatta IOT-laitteiden vaatimustenmukaisuutta sääntelyn, operaattorin ja standardien vaatimusten kanssa.
Jopa hyvin määriteltyjä prosesseja, monet uudet rakenteet IOT-laitteiden sertifiointi ensimmäisellä yrityksellä. Sääntelyviranomaisilla on määritetyt testitapaukset, joilla varmistetaan rinnakkaiselo ja verkkoystävälliset toiminnot samassa taajuuskaistossa toimiville langattomille teknologioille. Esimerkiksi Bluetooth, Wi-Fi ja Zigbee toimivat samassa 2,4 GHz: n ISM-kaistalla. Niiden sertifiointi keskittyy RF- ja protokollan vaatimustenmukaisiin aiheisiin yhteentoimivuuden ja korkean suorituskyvyn varmistamiseksi. Operaattorit voivat pyytää lisäkokeita, jotka valtuuttavat IOT-laitteita verkkoille.
Kirjailijasta
Jörg Köpp on Market Segmentin johtaja - IoT, Rohde & Schwarz
