Récemment, l'écosystème cellulaire IOD (C-IOT), et en particulier la normalisation 3GPP, s'est concentré sur l'activation du marché de la communication massive de type machine (MMTC) pour des applications telles que la mesure de l'eau, la surveillance des vaches, le parking intelligent ou le suivi des actifs. Les technologies de base Internet à bande étroite des objets (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) et la communication de type machine améliorée (CAT-M) (CAT-M) ont été développées en rel. 13/14, avec des caractéristiques dédiées pour une très faible consommation d'énergie (réception discontinue étendue (EDRX), module d'alimentation (PSM)) et améliorations de couverture (modes CE). Entre-temps, environ 140 opérateurs de téléphonie mobile dans le monde ont déployé des réseaux LTE M ou NB-IOT, et GSA (Global Mobile Fournisseurs Association) a compté plus de 500 appareils soutenant soit CAT-M1, CAT-NB1 ou CAT-NB2.
Applications iOT émergentes dans plusieurs industries, ainsi que la phase globale des réseaux de 2G et 3G, entraînent la nécessité de plus d'extensions spécifiques à une application. Par conséquent, 3GPP travaille en permanence sur les améliorations pour NB-IOT et EMTC afin de couvrir des demandes d'application spécifiques (Figure 1). Les exemples sont des signaux de réveil ou une transmission de données précoce, comme introduit dans REL. 15. Les deux contribuent à optimiser la consommation d'énergie et les temps de réaction. À long terme, toutefois, il est nécessaire de transition en douceur à l'ère de 5g.
C-iot à l'ère de 5g
La première génération de réseau mobile conçue à partir du départ à prendre en charge non seulement le marché haut débit mobile (EBL), mais également le marché de la croissance de l'iot en croissance était de 5 g. Déjà dans la première version 5G, la Fondation a été posée pour la transition de MMTC (NB-IOT / EMTC) de 4G à 5G et pour une communication dits ultra fiable et faible (URLLC) demandée par, par exemple, l'automatisation des usines. Certaines caractéristiques de la nouvelle radio (NR) 5G (NR) telles que la numérologie flexible, la prise en charge de fréquence large, la sécurité intégrée et plusieurs couches de virtualisation créent la base pour prendre en charge des scénarios essentiels d'utilisation de 5g d'utilisation de badb, MMTC et URLLC.
Deux facteurs sont essentiels pour l'avenir du MMTC à l'ère 5G: la coexistence de NB-IOT et de CEM en 5G en raison de l'utilisation flexible des ressources radio; et le soutien des caractéristiques connexes par le noyau 5G. Caractéristiques de coexistence comme spécifié dans rel. 16 permettront aux périphériques Capable NB-IOT et EMTC 5G de se connecter à un réseau 5G autonome.
Iot industriel
Les usines à l'avenir s'appuieront sur une in intégration approfondie des informations et de l'automatisation, activées par la connectivité omniprésente. L'industrie est à la recherche d'une technologie de communication sans fil fiable et sécurisée pouvant être utilisée pour différentes applications sur l'usine. Il pourrait y avoir des alternatives pour résoudre différents cas, mais seulement 5g susceptibles de les résoudre à tous.
5G MMTC est optimisé pour une faible puissance et une couverture profonde pour les périphériques qui suivent les outils et les produits ou peuvent être utilisés pour connecter des capteurs.
5G Epp est optimisé pour la mobilité et le débit de données élevé. Il convient à une utilisation dans la connexion de lunettes de réalité virtuelle et de dispositifs de poche utilisés autour du sol de l'usine.
Une nouvelle fonctionnalité de la 5G URLLC, développée dans Rel.16 / 17, permettra à une automatisation complète de contrôler des robots ou des véhicules guidés automatisés.
URLLC est une nouvelle zone d'application pour la communication cellulaire avec des exigences explicites concernant la latence, le calendrier et la fiabilité. 3GPP a passé des efforts raisonnables pour répondre à ces exigences et fournit désormais un outil d'outils URLLC complet. Il vous aidera à optimiser la latence sur l'interface radio, avec des fonctionnalités telles que du temps de symbole court et des mini-places, ainsi que des améliorations telles que le processus de répétition rapide et flexible ou une transmission de liaison montante sans subvention. La virtualisation réseau, la priorisation du trafic et l'informatique de bord multi-accès amélioreront largement la latence de bout en bout. La fiabilité des communications peut être améliorée en appliquant des schémas de codage robustes, une duplication de paquets et une répétition ainsi que des systèmes de connectivité à double connectivité. Cet outil d'outil inclut le support des réseaux timrés ou des services de type LAN via 5G, comme étant principalement développé dans Rel.16. D'autres améliorations pour la synchronisation ou le fonctionnement du temps dans des environnements sans licence sont en développement dans Rel.17.
Outre la fiabilité de la latence et de la communication, la disponibilité du réseau et la sécurité sont essentielles aux applications critiques et critiques dans l'environnement industriel. L'industrie a donc cherché à exploiter des réseaux privés de 5G pouvant être déployés en tant que réseaux non publics autonomes (NPNS) utilisant des NPN de spectre privé ou de réseau public à l'aide de la virtualisation du réseau comme spécifié dans Rel.16.
Présentation de la lumière nr
L'ensemble de fonctions complète de 5g traite de manière adéquate à une large gamme d'applications IOD, par exemple, celles de l'extrême coût à faible coût, extrêmement basse puissance et une mobilité limitée avec NB-IOT. Il y a cependant de nombreuses applications IOT, des vêtements de sécurité pour enfants, par exemple, qui nécessitent une longue durée de vie de la batterie, une très bonne couverture, ainsi qu'une mobilité complète et des taux de données raisonnables. D'autres exemples sont des capteurs d'urgence nécessitant une couverture extrême, mais également une très faible latence et une faible consommation d'énergie. Pour répondre à ces applications IOT de milieu de gamme, 3GPP a commencé à étudier les exigences de l'application sous le nom NR Light. En rel. 17 Il va normaliser un nouveau type de dispositif de capacité réduit en mettant l'accent sur les exigences typiques des capteurs industriels, des portables intelligents et des cames de surveillance (Figure 2).
Réseaux non terrestres
Aujourd'hui, les réseaux mobiles peuvent couvrir plus de 80% de la population mondiale, mais seulement 40% de la surface terrestre et moins de 20% de la surface de la Terre. La seule alternative mérite de traiter les applications IOT de la détection mondiale, du suivi et de la surveillance est l'utilisation de réseaux non terrestres en utilisant des satellites de minuscules sur orbite de terre basse. En rel. 17, 3GPP travaille sur l'intégration des composants satellitaires dans l'architecture 5G NR en général. Initialement, il étudie l'utilisation d'une évolution à long terme basée sur NB-IOT et EMTC via des réseaux non terrestres.
La puissance des tests
3GPP conduit en permanence la normalisation pour répondre aux exigences actuelles et futures pour l'écosystème IOT. La grande diversité des fonctionnalités et des scénarios de réseau, ainsi que des exigences de l'application IOOT très spécifiques, accéléreront la demande de test et de certification sur le cycle de vie des dispositifs et des composants de réseau.
La latence, la fiabilité et la consommation d'énergie deviennent de plus en plus importantes et la surveillance continue des réseaux deviendra essentielle. En conséquence, des tests plus vastes IOT sont confrontés à un large éventail de défis des mesures de performance, telles que la consommation d'énergie et la durée de vie de la batterie, par le biais d'un test de conformité et de fabrication, de déploiement et d'opérations à l'entretien et à la réparation en service.
Il s'ensuit que les exigences de la vie de la batterie de plus de 10 ans et des exigences de la latence allant de minutes aux microsecondes deviennent pertinentes. Certaines applications nécessitant une couverture globale et une mobilité se concentreront sur les technologies cellulaires telles que LTE-M et NB-IOT, mais la plupart des appareils utiliseront des technologies sans fil non cellulaires telles que Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, Thread, Enokean, Sigfox et Lora dans Bande autonome industrielle, scientifique et médicale / courte courte.
Défis de test dans la conception RF
Test Le comportement de communication global des périphériques IOT est un sujet important de toutes les phases du cycle de vie du produit. RF La conception nécessite une attention particulière. Les mesures de périphérique IOT commencent généralement par des mesures de sensibilité de la puissance, du spectre et du récepteur RF en mode connecté. Les paramètres S sont mesurés pour vérifier et régler les performances d'antenne du périphérique IOT.
Après cela, la mesure de la puissance artérielle totale et la sensibilité isotropique totale de la conception finale est recommandée. Il peut également être pertinent d'effectuer des mesures dans certaines conditions de décomposition ou d'appliquer des techniques d'amélioration de la couverture telles que celles utilisées pour les appareils NB-IOT et LTE-M.
La conception du matériel et des logiciels appropriés est particulièrement important pour les dispositifs à faible puissance, par exemple la mise en œuvre de la consommation d'énergie optimale en mode actif, mais également des modes de sommeil profond ou des phases de démarrage / arrêt courtes. Les appareils IOT qui utilisent des technologies sans fil à faible consommation (LP-WAN) tels que LTE-M ou NB-IOT doivent prendre en compte tous les aspects des modes de fonctionnement et des fonctionnalités telles que PSM, EDRX ou CE.
Les fabricants de périphériques, les opérateurs et les fabricants d'infrastructures nécessitent un portefeuille de test complet pour accélérer l'introduction des applications et des services IOT. Cela ne peut être atteint sans vérification de la conformité des périphériques IOT avec des exigences réglementaires, opérateurs et de normes.
Même avec des processus bien définis, de nombreuses nouvelles conceptions de périphériques IOT échouent toujours la certification à la première tentative. Les régulateurs ont des cas de test définis pour assurer la coexistence et les opérations conviviales pour les technologies sans fil fonctionnant dans la même bande de fréquence. Bluetooth, Wi-Fi et Zigbee, par exemple, fonctionnent tous dans la même bande ISM de 2,4 GHz. Leur certification se concentre sur les sujets de conformité RF et de protocole afin d'assurer l'interopérabilité et les performances élevées. Les opérateurs peuvent demander des tests supplémentaires autorisant les périphériques iOT pour leurs réseaux.
A propos de l'auteur
Jörg Köpp est responsable du segment de marché - Io, Rohde & Schwarz
