Nedavno je stanični iot (C-IOT) ekosustav, a posebno 3GP standardizacija, usredotočio se na omogućavanje tržišta masivnog tipa stroja (MMTC) za primjene kao što su mjerenje vode, praćenje krava, pametnog parkiranja ili praćenja imovine. Bazne tehnologije uskog internetskog Interneta stvari (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) i pojačana komunikacija stroja (EMTC) (CAT-M) razvijene su u Rel. 13/14, s namjenskim značajkama za vrlo nisku potrošnju energije (produžena diskontinuirana recepcija (EDRX), modul napajanja (PSM)) i poboljšanja pokrivenosti (CE načini). U međuvremenu, oko 140 mobilnih operatora diljem svijeta rasporedilo je LTE M ili NB-IOT mreže, a GSA (Global Mobile Dobavljači udruga) je broje više od 500 uređaja koji podržava ili CAT-M1, CAT-NB1 ili CAT-NB2.
Emerging IOT aplikacije u nekoliko industrija, kao i globalnu fazu od 2G i 3G mreže, pogodite potrebu za više proširenja specifičnih za primjenu. Stoga 3GPP kontinuirano radi na poboljšanjima NB-IOT i EMTC za pokrivanje specifičnih zahtjeva za primjenom (Slika 1). Primjeri su signali buđenja ili prijenos ranog podataka, kao što je uveden u Rel. 15. Oba pomažu optimizirati potrošnju energije i vrijeme reakcije. Dugoročno, međutim, postoji potreba za glatkog prijelaza na eru od 5g.
C-jot u eri od 5g
Prva generiranje mobilne mreže dizajnirana od početka za podršku ne samo mobilnom širokopojasnom tržištu (EMB), već i rastuće tržište iot je 5G. Već u prvom 5G izdanju, zaklada je položena za tranziciju MMTC (NB-IOT / EMTC) iz 4 g do 5G i za takozvanu Ultra pouzdan, nisko latency komunikaciju (URLLC) zahtijeva, na primjer, tvorničke automatizacije. Karakteristike novih radio (NR) kao što su fleksibilna numerologija, široka podrška za frekvenciju, ugrađena sigurnost i nekoliko slojeva virtualizacije stvaraju bazu za podršku esencijalne scenarije slučaja od 5G korištenja Emb, MMTC i URLLC.
Dva faktora su neophodna za budućnost MMTC-a u 5G doba: suživot NB-IOT i EMTC u 5G zbog fleksibilne uporabe radio resursa; i podršku povezanih obilježja od 5G jezgre. Značajke ko-postojanja kako je navedeno u Rel. 16 će omogućiti 5G sposoban NB-IOT i EMTC uređaje za spajanje na samostalnu 5G mrežu.
Industrijski jot
Tvornice u budućnosti će se osloniti na duboku integraciju informacija i automatizacije, omogućene sveprisutnim povezivanjem. Industrija je u potrazi za pouzdanom i sigurnom bežičnom komunikacijskom tehnologijom koja se može koristiti za različite aplikacije na katu. Možda postoje alternative za rješavanje različitih slučajeva, ali samo 5G ima potencijal da ih sve riješi.
5G MMTC je optimiziran za nisku snagu i duboku pokrivenost za uređaje koji traju alate i robu ili se mogu koristiti za spajanje senzora.
5G EMBB je optimiziran za mobilnost i visoku propusnost podataka. Pogodan je za korištenje u povezivanju virtualnih stakla stakla i ručnih uređaja koji se koriste oko tvornice.
Nova značajka u 5G URLLC, razvijena u Rel.16 / 17, omogućit će potpunu automatizaciju za kontrolu robota ili automatiziranih vođenih vozila.
URLLC je novo područje primjene za staničnu komunikaciju s eksplicitnim zahtjevima u vezi s latencijom, vremenom i pouzdanošću. 3GPP je potrošio razumne napore za rješavanje tih zahtjeva i sada pruža sveobuhvatan URLLC alat. To će pomoći optimizirati latenciju na radijskom sučelju, s značajkama kao što su kratki simbol vremena i mini slotova, zajedno s poboljšanjima kao što su brz i fleksibilni proces ponavljanja ili neposredni prijenos uplink. Network Virtualizacija, prioritet prometa i računalstvo s više pristupa uvelike će poboljšati latenciju krajnjeg do kraja. Pouzdanost komunikacije mogu se poboljšati primjenom robusnih kodiranja, umnožavanje paketa i ponavljanja, kao i sheme dual povezanosti. Ovaj alat uključuje podršku mreža osjetljivih mreža ili usluga LAN-tipa putem 5G, kao uglavnom razvijene u Rel.16. Daljnja poboljšanja za vrijeme sinkronizacije ili rada u nelicenciranim okruženjima u razvoju su u REl.17.
Osim latencije i komunikacijske pouzdanosti, dostupnost mreže i sigurnost ključni su za aplikacije za misiju i poslovno-kritične primjene u industrijskom okruženju. Industrija je stoga bila u potrazi za upravljanje privatnim 5G mrežama koje se mogu rasporediti kao samostalne ne-javne mreže (NPN) koristeći privatni spektar ili javnu mrežu integrirane NPN-ove koristeći mrežnu virtualizaciju kako je navedeno u Rel.16.
Uvođenje NR svjetla
Sveobuhvatni skup značajki od 5G adekvatno rješava širok raspon IOT aplikacija, na primjer, za krajnje jeftino, ekstremno nisko snage i ograničene mobilnosti s NB-IOT. Postoje, međutim, obilje IOT aplikacija, dječje sigurnosne nošenje, na primjer, koji trebaju dugo trajanje baterije, vrlo dobre pokrivenost, kao i punu mobilnost i razumne stope podataka. Ostali primjeri su senzori za slučaj opasnosti koji trebaju ekstremnu pokrivenost, ali i vrlo nisku latenciju i nisku potrošnju energije. Da biste riješili ove aplikacije srednjeg raspona, 3GPP je počela proučavati zahtjeve primjene pod nazivom NR svjetla. U rel. 17 Sjedinjeno će standardizirati novi tip uređaja za smanjenje s fokusom na tipične zahtjeve industrijskih senzora, pametnih nošenja i nadzornih kamera (slika 2).
Neerestralne mreže
Danas mobilne mreže mogu pokriti više od 80% globalnog stanovništva, ali samo 40% površine zemljišta i manje od 20% površine Zemlje. Jedina vrijedna alternativa rješavanju IOT aplikacija globalnog osjećaja, praćenja i praćenja je korištenje ne-zemaljskih mreža korištenjem, sićušnim satelitima niske Zemlje. U rel. 17, 3GPP radi na integraciji satelitskih komponenti u 5G NR arhitekturi općenito. U početku proučava uporabu dugoročnog razvoja NB-IOT i EMTC putem ne-zemaljskih mreža.
Moć testiranja
3GPP kontinuirano voze standardizaciju kako bi se zadovoljile sadašnje i buduće zahtjeve za IOT ekosustav. Velika raznolikost značajki i mrežnih scenarija, zajedno s vrlo specifičnim zahtjevima primjene, ubrzat će potražnju za testom i certificiranjem tijekom životnog ciklusa uređaja i mrežnih komponenti.
Latencija, pouzdanost i potrošnja energije postaju sve važnije i kontinuirano praćenje mreža će postati bitno. Kao rezultat toga, širi testiranje IOT suočava se s širokim rasponom izazova iz mjerenja izvedbe, kao što su potrošnja energije i trajanje baterije, kroz ispitivanje usklađenosti i proizvodnje, implementacije i operacije za servisiranje i popravak u servisu.
Slijedi da traženja trajanja baterije od više od 10 godina i zahtjevi latencije u rasponu od minuta do mikrosekundi postaju relevantni. Neke aplikacije koje zahtijevaju globalno pokrivanje i mobilnost usredotočit će se na mobilne tehnologije kao što su LTE-M i NB-IOT, ali većina uređaja koristit će ne-stanične bežične tehnologije kao što su Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, nit, enocean, sigfox i lora u Nelicencirani industrijski, znanstveni i medicinski / kratki raspon tbands.
Test izazovi u RF dizajnu
Ispitivanje cjelokupnog komunikacijskog ponašanja IOT uređaja važna je tema u svim fazama životnog ciklusa proizvoda. RF dizajn zahtijeva posebnu pozornost. Mjerenja iot uređaja obično počinju s RF snage, spektra i osjetljivosti osjetljivosti osjetljivosti u priključenom načinu rada. S-parametri se mjere za provjeru i podešavanje performansi antene uređaja IOT.
Nakon toga se preporučuje mjerenje ukupne zračne snage i ukupne izotropne osjetljivosti konačnog dizajna. Također može biti relevantna za obavljanje mjerenja pod određenim uvjetima blijeđenja ili primjene tehnika poboljšanja pokrića kao što su one koje se koriste za NB-IOT i LTE-M uređaje.
Projektiranje odgovarajućih hardvera i softvera posebno je važan za niske električne uređaje, na primjer implementaciju optimalne potrošnje energije u aktivnom načinu rada, ali i načinima dubokog sna ili kratke faze pokretanja / isključivanja. IOT uređaji koji koriste bežične tehnologije s niskom energijom (LP-WAN) kao što je LTE-M ili NB-it treba uzeti u obzir sve aspekte operativnih načina i značajki kao što su PSM, EDRX ili CE.
Donositelji uređaja, operatori i proizvođači infrastrukture zahtijevaju sveobuhvatan portfelj testa kako bi ubrzali uvođenje IOT aplikacija i usluga. To se ne može postići bez provjere usklađenosti IOT uređaja s regulatornim, operatorima i standardima.
Čak i s dobro definiranim procesima, mnogi novi dizajn IOT uređaja još uvijek ne uspijevaju potvrditi u prvom pokušaju. Regulatori su definirali testne slučajeve kako bi se osiguralo suživot i mrežne operacije za bežične tehnologije koje djeluju u istom frekvencijskom pojasu. Bluetooth, Wi-Fi i Zigbee, na primjer, svi rade u istom 2.4GHz ISM bend. Njihov certifikat usredotočen je na teme RF i sukladnosti protokola kako bi se osigurala interoperabilnost i visoke performanse. Operateri mogu zatražiti dodatne testove koji odobravaju iot uređaje za svoje mreže.
O autoru
Jörg Köpp je Market Segment Manager - Iot, Rohde & Schwarz
