Baru-baru ini ekosistem IOT (C-IOT) seluler, dan terutama standardisasi 3GPP, telah berfokus pada memungkinkan pasar komunikasi jenis mesin besar (MMTC) untuk aplikasi seperti metering air, pemantauan sapi, parkir pintar atau pelacakan aset. Teknologi dasar sempit Internet of Things (NB-IOT) (Cat-NB1 / 2) dan peningkatan jenis mesin komunikasi (EMTC) (Cat-M) dikembangkan dalam REL. 13/14, dengan fitur khusus untuk konsumsi daya yang sangat rendah (resepsi terputus diperpanjang (EDRX), modul catu daya (PSM)) dan peningkatan cakupan (mode CE). Sementara itu, sekitar 140 operator seluler di seluruh dunia telah mengerahkan jaringan LTE M atau NB-IOT, dan GSA (Global Mobile Suppliers Association) telah menghitung lebih dari 500 perangkat yang mendukung CAT-M1, Cat-NB1 atau Cat-NB2.
Muncul aplikasi IOT di beberapa industri, serta fase global dari jaringan 2G dan 3G, mendorong kebutuhan akan lebih banyak ekstensi khusus aplikasi. Oleh karena itu, 3GPP terus bekerja pada peningkatan untuk NB-IOT dan EMTC untuk mencakup tuntutan aplikasi spesifik (Gambar 1). Contohnya adalah sinyal bangun atau transmisi data awal, seperti yang diperkenalkan dalam rel. 15. Keduanya membantu mengoptimalkan konsumsi daya dan waktu reaksi. Namun, dalam jangka panjang, ada kebutuhan untuk transisi yang lancar ke era 5G.
C-iot di era 5g
Pembuatan jaringan seluler pertama yang dirancang dari awal untuk mendukung tidak hanya pasar broadband seluler (Embb), tetapi juga pasar IOT yang tumbuh 5G. Sudah dalam rilis 5G pertama, yayasan ini diletakkan untuk transisi MMTC (NB-IOT / EMTC) dari 4G ke 5G dan untuk apa yang disebut Ultra andal, komunikasi latensi rendah (urllc) yang dituntut oleh, misalnya, otomatisasi pabrik. Beberapa karakteristik radio baru (NR) baru seperti numerologi fleksibel, dukungan frekuensi lebar, keamanan bawaan dan beberapa lapisan virtualisasi membuat dasar untuk mendukung skenario kasus penggunaan EMMB, MMTC dan Urllc.
Dua faktor sangat penting untuk masa depan MMTC di era 5G: ko-keberadaan NB-IOT dan EMTC dalam 5G karena penggunaan sumber daya radio yang fleksibel; Dan dukungan fitur terkait dengan inti 5G. Fitur ko-eksistensi sebagaimana ditentukan dalam rel. 16 akan memungkinkan 5G yang cakap NB-IOT dan EMTC perangkat terhubung ke jaringan 5G mandiri.
Industri IOT.
Pabrik di masa depan akan bergantung pada integrasi informasi dan otomatisasi yang mendalam, dimungkinkan oleh konektivitas di mana-mana. Industri ini mencari teknologi komunikasi nirkabel yang andal dan aman yang dapat digunakan untuk aplikasi yang berbeda di lantai pabrik. Mungkin ada alternatif untuk mengatasi berbagai kasus, tetapi hanya 5G yang berpotensi untuk mengatasinya semuanya.
5G MMTC dioptimalkan untuk daya rendah dan cakupan yang mendalam untuk perangkat yang melacak alat dan barang atau dapat digunakan untuk menghubungkan sensor.
5G EMBB dioptimalkan untuk mobilitas dan throughput data tinggi. Sangat cocok untuk digunakan dalam menghubungkan kacamata realitas virtual dan perangkat genggam yang digunakan di sekitar lantai pabrik.
Fitur baru dalam 5G URLLC, dikembangkan di REL.16 / 17, akan memungkinkan otomatisasi penuh untuk mengendalikan robot atau kendaraan berpemandu otomatis.
Urllc adalah area aplikasi baru untuk komunikasi seluler dengan persyaratan eksplisit mengenai latensi, waktu dan keandalan. 3GPP telah menghabiskan upaya yang wajar untuk mengatasi persyaratan ini dan sekarang menyediakan toolset Urlc yang komprehensif. Ini akan membantu mengoptimalkan latensi pada antarmuka radio, dengan fitur-fitur seperti waktu simbol pendek dan slot mini, bersama dengan peningkatan seperti proses pengulangan yang cepat dan fleksibel atau transmisi uplink bebas hibah. Virtualisasi jaringan, prioritas lalu lintas dan komputasi tepi multi-akses sebagian besar akan meningkatkan latensi ujung ke ujung. Keandalan komunikasi dapat ditingkatkan dengan menerapkan skema pengkodean yang kuat, duplikasi paket, dan pengulangan serta skema konektivitas ganda. Toolset ini mencakup dukungan jaringan sensitif waktu atau layanan tipe LAN melalui 5G, terutama yang dikembangkan dalam REL.16. Perbaikan lebih lanjut untuk sinkronisasi waktu atau operasi di lingkungan yang tidak berlisensi dalam pengembangan di REL.17.
Selain latensi dan keandalan komunikasi, ketersediaan jaringan dan keamanan sangat penting untuk aplikasi misi dan bisnis-kritis di lingkungan industri. Oleh karena itu industri telah mencari untuk mengoperasikan jaringan 5G swasta yang dapat digunakan sebagai jaringan non-publik mandiri (NPNS) menggunakan spektrum pribadi atau NPN terintegrasi jaringan publik menggunakan virtualisasi jaringan sebagaimana ditentukan dalam REL.16.
Memperkenalkan NR Light.
Kumpulan fitur komprehensif 5G secara memadai membahas berbagai aplikasi IOT, misalnya, yang untuk mobilitas rendah, daya rendah yang ekstrem dan terbatas dengan NB-IOT. Namun, ada banyak aplikasi IOT, weakable keselamatan anak-anak, misalnya, yang membutuhkan seumur hidup baterai yang panjang, cakupan yang sangat baik, serta mobilitas penuh dan harga data yang wajar. Contoh lain adalah sensor darurat yang membutuhkan cakupan ekstrem, tetapi juga latensi yang sangat rendah dan konsumsi daya rendah. Untuk mengatasi aplikasi IOT jarak menengah ini, 3GPP mulai mempelajari persyaratan aplikasi dengan nama NR Light. Dalam rel. 17 Ini akan menstandarkan tipe perangkat kemampuan baru yang berkurang dengan fokus pada persyaratan khas sensor industri, dapat dipakai cerdas dan kamera pengawas (Gambar 2).
Jaringan Non-Terrestrial
Saat ini, jaringan seluler dapat mencakup lebih dari 80% populasi global tetapi hanya 40% dari permukaan tanah dan kurang dari 20% dari permukaan bumi. Satu-satunya alternatif yang layak untuk mengatasi aplikasi IOT sensor global, pelacakan dan pemantauan adalah penggunaan jaringan non-terestrial dengan menggunakan, satelit orbit bumi rendah rendah. Dalam rel. 17, 3GPP sedang mengerjakan integrasi komponen satelit dalam arsitektur 5G NR secara umum. Awalnya, ia mempelajari penggunaan Evolusi jangka panjang NB-IOT dan EMTC melalui jaringan non-terestrial.
Kekuatan pengujian
3GPP terus menerus mendorong standardisasi untuk memenuhi persyaratan saat ini dan masa depan untuk ekosistem IOT. Keanekaragaman fitur dan skenario jaringan yang besar, bersama dengan persyaratan aplikasi IOT yang sangat spesifik, akan mempercepat permintaan untuk pengujian dan sertifikasi atas siklus hidup perangkat dan komponen jaringan.
Latensi, keandalan, dan konsumsi daya menjadi semakin penting dan pemantauan berkelanjutan jaringan akan menjadi penting. Akibatnya, pengujian IOT yang lebih luas menghadapi berbagai tantangan dari pengukuran kinerja, seperti konsumsi daya dan masa pakai baterai, melalui kepatuhan dan pengujian manufaktur, penyebaran dan operasi dalam perbaikan layanan dan layanan.
Ini mengikuti bahwa persyaratan masa pakai baterai lebih dari 10 tahun dan persyaratan latensi mulai dari menit ke mikrodetik menjadi relevan. Beberapa aplikasi yang membutuhkan cakupan global dan mobilitas akan fokus pada teknologi seluler seperti LTE-M dan NB-IOT, tetapi sebagian besar perangkat akan menggunakan teknologi nirkabel non-seluler seperti Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, Thread, Sigfox, dan Lora Bands Industri, Ilmiah dan Medis / Medis / Medis / Pendek.
TAK TERSAMPAI DALAM PERANDANGAN RF
Menguji perilaku komunikasi keseluruhan perangkat IOT adalah topik penting dalam semua fase siklus hidup produk. Desain RF membutuhkan perhatian khusus. Pengukuran perangkat IOT biasanya dimulai dengan pengukuran daya RF, spektrum dan penerima sensitivitas dalam mode yang terhubung. S-parameter diukur untuk memverifikasi dan menyetel kinerja antena dari perangkat IOT.
Setelah ini, pengukuran over-the-air dari total daya terpancar dan total sensitivitas isotropik dari desain akhir. Ini mungkin juga relevan untuk melakukan pengukuran dalam kondisi pudar tertentu atau menerapkan teknik peningkatan cakupan seperti yang digunakan untuk perangkat NB-IOT dan LTE-M.
Merancang perangkat keras dan perangkat lunak yang sesuai sangat penting untuk perangkat daya rendah, misalnya menerapkan konsumsi daya optimal dalam mode aktif, tetapi juga mode tidur dalam atau fase startup / shutdown pendek. Perangkat IOT yang menggunakan teknologi daya rendah nirkabel (LP-WAN) seperti LTE-M atau NB-IOT perlu mempertimbangkan semua aspek dari mode operasional dan fitur seperti PSM, EDRX atau CE.
Pembuat perangkat, operator dan produsen infrastruktur memerlukan portofolio uji komprehensif untuk mempercepat pengenalan aplikasi dan layanan IOT. Ini tidak dapat dicapai tanpa memverifikasi kesesuaian perangkat IOT dengan persyaratan peraturan, operator dan standar.
Bahkan dengan proses yang terdefinisi dengan baik, banyak desain baru perangkat IOT masih gagal sertifikasi pada upaya pertama. Regulator telah mendefinisikan kasus uji untuk memastikan koeksistensi dan operasi ramah jaringan untuk teknologi nirkabel yang beroperasi di pita frekuensi yang sama. Bluetooth, Wi-Fi dan Zigbee, misalnya, semua beroperasi di pita ISM 2.4GHz yang sama. Sertifikasi mereka berfokus pada topik konformensi RF dan protokol untuk memastikan interoperabilitas dan kinerja tinggi. Operator dapat meminta tes tambahan untuk mengesahkan perangkat IOT untuk jaringan mereka.
Tentang Penulis
Jörg Köpp adalah Manajer Segmen Pasar - IOT, ROHDE & SCHWARZ
