Recentemente, o ecosistema de iot móbil (C-IOT), e especialmente a normalización de 3GPP, centrábase en permitir o mercado masivo de tipo de comunicación de tipo máquina (MMTC) para aplicacións como medición de auga, seguimento de vaca, aparcadoiro intelixente ou seguimento de activos. As tecnoloxías básicas de banda estreita de banda estreita das cousas (NB-Iot) (CAT-NB1 / 2) e a comunicación de tipo máquina mellorada (EMTC) (CAT-M) foron desenvolvidas en rel. 13/14, con características dedicadas para un consumo de potencia moi baixa (recepción discontinua extensa (EDRX), módulo de alimentación (PSM)) e melloras de cobertura (modos CE). Mentres tanto, preto de 140 operadores de telefonía móbil en todo o mundo teñan implantado LTE M ou NB-IOT redes e GSA (Global Mobile Suppliers Association) contou máis de 500 dispositivos de apoio, tanto Cat-M1, Cat-NB1 ou Cat-NB2.
Empresas emerxentes de Iot en varias industrias, así como a fase global das redes 2G e 3G, impulsar a necesidade de obter máis extensións específicas de aplicación. Polo tanto, 3GPP traballa continuamente en melloras para NB-Iot e EMTC para cubrir demandas específicas de aplicacións (Figura 1). Exemplos son sinais de espertar ou a transmisión de datos temprana, como se introduciu en rel. 15. Ambos axudan a optimizar o consumo de enerxía e os tempos de reacción. A longo prazo, con todo, hai unha necesidade dunha transición suave á era de 5G.
C-Iot na era de 5G
A primeira xeración de rede móbil deseñada desde o principio para apoiar non só o mercado de banda ancha móbil (AMB), senón tamén o crecente mercado de IOT foi 5G. Xa no primeiro lanzamento de 5G, a fundación foi colocada para a transición de MMTC (NB-IOT / EMTC) de 4G a 5G e para a chamada Comunicación Ultra fiable, de baixa latencia (URLLC) esixida por, por exemplo, automatización de fábrica. Algunhas características de 3G novas radio (NR) como a numeroloxía flexible, o apoio de frecuencia ancha, a seguridade integrada e varias capas de virtualización crean a base para soportar os escenarios de maiúsculas de uso esencial de AMB, MMTC e URLLC.
Dous factores son esenciais para o futuro da MMTC na era 5G: a coexistencia de NB-Iot e EMTC en 5G debido ao uso flexible dos recursos de radio; eo apoio das características relacionadas co núcleo 5G. Características de coexistencia especificadas en rel. 16 permitirá que os dispositivos NB-IOT e EMTC sexan capaces de 5G para conectarse a unha rede de 5G independente.
Iot industrial.
As fábricas no futuro contarán con profunda integración da información e automatización, habilitada por conectividade omnipresente. A industria está a buscar unha tecnoloxía de comunicación sen fíos fiable e segura que se pode usar para diferentes aplicacións no chan da fábrica. Pode haber alternativas para abordar casos diferentes, pero só 5G ten o potencial de abordar a todos.
5G MMTC está optimizado por pouca potencia e cobertura profunda para dispositivos que rastrexa ferramentas e bens ou pode usarse para conectar sensores.
5G ENCOM está optimizado para a mobilidade e o alto rendemento de datos. É apto para o seu uso na conexión de lentes de realidade virtual e dispositivos portátiles utilizados ao redor do chan da fábrica.
Unha nova característica en 5G URLLC, desenvolvida en rel.16 / 17, permitirá a automatización completa para controlar os robots ou vehículos guiados automatizados.
Urllc é unha nova área de aplicación para a comunicación celular con requisitos explícitos sobre a latencia, o tempo e a fiabilidade. 3GPP pasou esforzos razoables para abordar estes requisitos e agora proporciona unha ferramenta completa de urllc. Axudará a optimizar a latencia da interface de radio, con funcións como o tempo de símbolo curto e os mini slots, xunto con melloras como o proceso de repetición rápido e flexible ou a transmisión de subvención de subvención. A virtualización da rede, a priorización do tráfico e a computación de bordo multi-acceso mellorarán en gran medida a latencia de punta a punta. A fiabilidade das comunicacións pode mellorarse aplicando robustos esquemas de codificación, duplicación de paquetes e repetición, así como esquemas de conectividade dobre. Esta ferramenta inclúe o apoio de redes sensibles ao tempo ou servizos de tipo LAN a través de 5G, xa que se desenvolveu principalmente en rel.16. As mellores melloras para a sincronización ou operación de tempo en ambientes sen licenza están en desenvolvemento en rel.17.
Ademais da fiabilidade da latencia e da comunicación, a dispoñibilidade de rede e a seguridade son críticas para aplicacións misión e críticas no ámbito industrial. A industria foi, polo tanto, ollando para operar redes 5G privadas que poderían ser aplicados como redes standalone non públicos (NPNs), utilizando espectro particular ou da rede pública NPNs integradas, usando virtualización de rede conforme especificado no Rel.16.
Presentando NR Light.
O conxunto completo de características de 5G aborda adecuadamente unha ampla gama de aplicacións de IOT, por exemplo, aquelas por extremo custo de baixo custo, extrema potencia e mobilidade limitada con NB-Iot. Hai, con todo, a abundancia de aplicacións de Internet das cousas, wearables a seguridade dos nenos, por exemplo, que precisan de longa duración da batería, unha cobertura moi boa, así como a mobilidade total e taxas de datos razoables. Outros exemplos son sensores de emerxencia que precisan unha cobertura extrema, pero tamén a latencia moi baixa e un baixo consumo de enerxía. Para abordar estas aplicacións de Iot de gama media, 3GPP comezou a estudar os requisitos da aplicación baixo o nome de luz NR. En rel. 17 Vai estandarizar un novo tipo de dispositivo de capacidade de redución co foco dos requisitos típicos dos sensores industriais, os desexadores intelixentes e as cámaras de vixilancia (Figura 2).
Redes non terrestres
Hoxe, as redes móbiles poden cubrir máis do 80% da poboación global, pero só o 40% da superficie terrestre e menos do 20% da superficie terrestre. A única alternativa digna de abordar identificacións de identificación global, seguimento e seguimento é o uso de redes non terrestres usando, pequenos satélites de órbita de terra baixa. En rel. 17, 3GPP está a traballar na integración de compoñentes de satélite na arquitectura 5G NR en xeral. Inicialmente, estuda o uso da evolución a longo prazo baseada en NB-Iot e EMTC a través de redes non terrestres.
O poder das probas
3GPP está conducindo continuamente a estandarización para cumprir os requisitos presentes e futuros para o ecosistema IOT. A gran diversidade de características e escenarios de rede, xunto con requisitos de solicitude de IOT moi específicos, acelerará a demanda de proba e certificación a través do ciclo de vida dos dispositivos e os compoñentes da rede.
A latencia, a fiabilidade eo consumo de enerxía fanse cada vez máis importante e o seguimento continuo das redes será esencial. Como resultado, a proba máis ancha enfróntase a unha ampla gama de desafíos a partir de medicións de rendemento, como o consumo de enerxía e a duración da batería, a través do cumprimento e a proba de fabricación, a implantación e as operacións á reparación de servizos e servizos.
De aí segue que os requisitos de vida da batería de máis de 10 anos e os requisitos de latencia que van desde minutos a microsegundos sexan relevantes. Algunhas aplicacións que requiren a cobertura e a mobilidade global centraranse en tecnoloxías celulares como LTE-M e NB-Iot, pero a maioría dos dispositivos usarán tecnoloxías sen fíos non celulares como Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, Thread, Enocean, SigFox e Lora in Tands industriais, científicos e médicos / curtos.
Retos de proba no deseño de RF
Probar o comportamento total de comunicación dos dispositivos IOT é un tema importante en todas as fases do ciclo de vida do produto. O deseño de RF require unha atención especial. As medidas do dispositivo de Iot normalmente comezan con medidas de sensibilidade de RF, espectro e receptor en modo conectado. Os parámetros de S son medidos para verificar e axustar o rendemento da antena do dispositivo IOT.
Despois diso, recoméndase a medición sobre a medición total do poder radiactivo e a sensibilidade total isótropica do deseño final. Tamén pode ser relevante para realizar medidas baixo certas condicións de desvanecemento ou aplicar técnicas de mellora de cobertura como aqueles usados para dispositivos NB-Iot e LTE-M.
Proxectar hardware e software axeitado é especialmente importante para dispositivos de baixa potencia, por exemplo aplicando o consumo de enerxía óptimo en modo activo, pero tamén modos de sono profundo ou de inicio curto / etapas de apagado. Os dispositivos que utilizan tecnoloxías sen fíos de baixa potencia (LP-WAN) como LTE-M ou NB-IOT deben considerar todos os aspectos dos modos e características operativas como PSM, EDRX ou CE.
Os fabricantes de dispositivos, os operadores e os fabricantes de infraestruturas requiren unha carteira de probas completa para acelerar a introdución de aplicacións e servizos de IOT. Isto non se pode alcanzar sen verificar a conformidade dos dispositivos IOT con requisitos reguladores, operadores e normas.
Mesmo con procesos ben definidos, moitos novos deseños de dispositivos IOT aínda fallan a certificación no primeiro intento. Os reguladores definiron casos de proba para garantir a coexistencia e as operacións amigables con rede para as tecnoloxías sen fíos que operan na mesma banda de frecuencia. Bluetooth, Wi-Fi e Zigbee, por exemplo, todos operan na mesma banda ISM de 2.4GHz. A súa certificación céntrase en temas de conformidade de RF e Protocolo para garantir a interoperabilidade e o alto rendemento. Os operadores poden solicitar probas adicionais que autorizan dispositivos IOT para as súas redes.
Sobre o autor
Jörg Köpp é un xestor de segmentos de mercado - Iot, Rohde & Schwarz
