לאחרונה את המערכת האקולוגית של IOT (C-IOT), ובמיוחד סטנדרטיזציה של 3GPP, התמקדה באפשרות השוק המסיבי סוג (MMTC) לשוק עבור יישומים כגון מדידת מים, ניטור פרה, חניה חכמה או מעקב נכסים. טכנולוגיות הבסיס צרות האינטרנט של הדברים (NB-IOT) (CAT-NB1/2) ותקשורת סוג מחשב משופרת (EMTC) (CAT-M) פותחו ב- REL. 13/14, עם תכונות ייעודיות לצריכת צריכת חשמל נמוכה מאוד (קבלה בלתי הולמת ממושכת (EDRX), מודול אספקת החשמל (PSM)) ושיפורים CE (. בינתיים, בסביבות 140 מפעילי ניידים ברחבי העולם פרסו רשתות LTE M או NB-IOT, ו- GSA (הגלובליות הספקים הסלולריות) ספרה יותר מ -500 התקנים התומכים בחתול CAT-M1, CAT-NB1 או CAT-NB2.
יציאת יישומים IOT במספר תעשיות, כמו גם את השלב העולמי מתוך 2G ו 3G רשתות, כונן את הצורך עוד הרחבות ספציפיות יישומים. לכן, 3GPP פועלת ברציפות על שיפורים עבור NB-IOT ו- EMTC כדי לכסות דרישות יישום ספציפיים (איור 1). דוגמאות הן אותות השכמה או שידור נתונים מוקדם, כפי שהוצגו מחדש. 15. הן מסייעות לייעל את צריכת החשמל ואת זמני התגובה. בטווח הארוך, עם זאת, יש צורך במעבר חלק לעידן של 5G.
C-IOT בעידן של 5 גרם
יצירת הרשת הניידת הראשונה שתוכננה מלכתחילה לתמיכה לא רק את שוק הפס הרחב הנייד (Embb), אבל גם שוק ההוקד גדל היה 5G. כבר בשחרור הראשון 5G, הקרן הונחה על המעבר של MMTC (NB-IOT / EMTC) מ 4G ל 5 גרם עבור מה שנקרא אולטרה אמין, תקשורת חביון נמוך (Urllc) דרש, למשל, אוטומציה במפעל. כמה תכונות רדיו חדש (NR) כגון נומרולוגיה גמישה, תמיכה בתדירות רחבה, אבטחה מובנית וכמה שכבות של וירטואליזציה ליצור את הבסיס לתמיכה חיוני 5g השתמש תרחישים של Embb, MMTC ו Urllc.
שני גורמים חיוניים לעתיד של MMTC בעידן 5G: דו-קיום של NB-IOT ו- EMTC ב 5 גרם עקב שימוש גמיש במשאבי רדיו; ואת התמיכה של תכונות קשורות על ידי הליבה 5G. תכונות דו-קיומיות כמפורט בטל. 16 יאפשר 5G מסוגל NB-IOT התקנים EMTC כדי להתחבר לרשת 5G עצמאית.
IOT תעשייתי
מפעלים בעתיד יסתמך על שילוב עמוק של מידע ואוטומציה, מופעלת על ידי קישוריות בכל מקום. התעשייה מחפשת טכנולוגיית תקשורת אלחוטית אמינה ומאובטחת שניתן להשתמש בהם ליישומים שונים בקומה המפעל. ייתכן שיש חלופות לטפל במקרים שונים, אבל רק 5G יש פוטנציאל להתמודד עם כולם.
5G MMTC הוא אופטימיזציה עבור כוח נמוך כיסוי עמוק עבור התקנים לעקוב אחר כלים וסחורות או שהוא יכול לשמש לחיבור חיישנים.
5G Embb הוא אופטימיזציה עבור ניידות ותפוקה נתונים גבוהה. זה מתאים לשימוש בחיבור משקפי מציאות וירטואלית והתקנים כף יד המשמשים סביב רצפת המפעל.
תכונה חדשה ב 5 גרם Urllc, שפותחה Rel.16/17, תאפשר אוטומציה מלאה לשליטה על רובוטים או כלי רכב מודרכים אוטומטיים.
Urllc הוא אזור יישומים חדש לתקשורת סלולרית עם דרישות מפורשות לגבי חביון, תזמון ואמינות. 3GPP בילה מאמצים סבירים כדי לטפל בדרישות אלה ועכשיו מספק כלים מקיפה Urllc. זה יעזור לייעל את חביון על ממשק הרדיו, עם תכונות כגון זמן קצר זמן מיני חריצים, יחד עם שיפורים כגון תהליך חזרות מהיר וגמיש או להעניק חינם שידור uplink. וירטואליזציה של רשת, עדיפות התנועה ומחשוב קצה רב גישה יהיה במידה רבה לשפר את חביון מקצה לקצה. ניתן לשפר את אמינות התקשורת על ידי החלת תוכניות קידוד חזקות, שכפול מנות וחזרה, כמו גם תוכניות קישוריות כפולה. Toolset זה כולל תמיכה של רשתות רגישות לזמן או שירותי LAN באמצעות 5G, כפי שפותח בעיקר ב- REL.16. שיפורים נוספים עבור סינכרון זמן או פעולה בסביבות ללא רישיון נמצאים בפיתוח ב- REL.17.
מלבד אמינות חביון ותקשורת, זמינות רשת ואבטחה הן קריטיות ליישומים קריטיים של המשימה והעסקים בסביבה התעשייתית. לפיכך, בתעשייה חיפשה להפעיל רשתות פרטיות של 5G שניתן לפרוס כאל רשתות לא ציבוריות (NPNS) באמצעות ספקטרום פרטי או רשת ציבורית משולבת NPNS באמצעות וירטואליזציה של רשת כמפורט ב- REL.16.
היכרות עם nr אור
ערכת התכונה המקיפה של 5 גרם עוסקת במגוון רחב של יישומי IOT, לדוגמה, אלה עבור עלות נמוכה קיצונית, אקסטרים נמוכה ניידות מוגבלת עם NB-IOT. יש, עם זאת, הרבה יישומים IOT, בטיחות ילדים לבוש, למשל, כי צריך חיים ארוכים סוללה, כיסוי טוב מאוד, כמו גם ניידות מלאה ושיעורי נתונים סבירים. דוגמאות אחרות הן חיישנים חירום הזקוקים לכיסוי קיצוני, אלא גם חביון נמוך מאוד צריכת חשמל נמוכה. כדי לטפל אלה אמצע טווח IOT יישומים, 3GPP התחיל ללמוד את דרישות היישום תחת השם NR אור. In rel. 17 זה הולך לתקנן חדש יכולת יכולת צמצום יכולת עם התמקדות על הדרישות האופייניות של חיישנים תעשייתיים, חכם לבוש ו Surveillance מצלמות (איור 2).
רשתות לא ארציות
כיום, רשתות ניידות יכולות לכסות יותר מ -80% מהאוכלוסייה העולמית, אך רק 40% ממשטח הקרקע ופחות מ -20% משטח כדור הארץ. האלטרנטיבה הראויה היחידה לטיפול ביישומי IOT של חישה גלובלית, מעקב אחר ניטור היא שימוש ברשתות שאינן ארציות באמצעות לווייני אורביט באדמה נמוכה. In rel. 17, 3GPP עובד על שילוב של רכיבי לוויין בארכיטקטורה של 5G NR בכלל. בתחילה, הוא לומד את השימוש באבולוציה לטווח ארוך מבוסס NB-IOT ו- EMTC באמצעות רשתות לא יבשתיות.
כוחו של בדיקות
3GPP הוא ברציפות נהיגה סטנדרטיזציה כדי לענות על הדרישות הנוכחיות בעתיד עבור מערכת אקולוגית IOT. המגוון הגדול של תכונות תרחישים ברשת, יחד עם דרישות יישום ספציפיות מאוד, יהיה להאיץ את הביקוש לבדיקה ולסמכה על מחזור החיים של התקנים ורשתות הרשת.
חביון, אמינות צריכת חשמל להיות ניטור חשוב יותר ויותר רציף של רשתות יהפוך חיוני. כתוצאה מכך, בדיקה רחבה יותר מבחינה עומדת בפני מגוון רחב של אתגרים מדידות ביצועים, כגון צריכת חשמל וחיי סוללה, באמצעות ציות לבחינת ייצור, פריסה ותפעול לשירות ולתקן שירות.
מכאן כי דרישות חיי הסוללה של יותר מ 10 שנים ודרישות חביון החל דקות כדי microseconds להיות רלוונטי. יישומים מסוימים הדורשים כיסוי גלובלי וניידות יתמקד בטכנולוגיות סלולריות כגון LTE-M ו- NB-IOT, אך רוב ההתקנים ישתמשו בטכנולוגיות אלחוטיות שאינן סלולריות כגון Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, חוט, Enocean, Sigfox ו Lord ב תוספת תעשייתית, מדעית ורפואה / טווח טווח.
מבחן האתגרים בעיצוב RF
בדיקת התנהגות התקשורת הכוללת של מכשירי IOT היא נושא חשוב בכל השלבים של מחזור החיים של המוצר. עיצוב RF דורש תשומת לב מיוחדת. מדידות מכשיר IOT בדרך כלל מתחילים עם כוח RF, ספקטרום ומקלט רגישות למצב מחובר. S-Parameters נמדדים כדי לאמת ולכוון את ביצועי האנטנה של מכשיר IOT.
לאחר מכן, מדידה מעל האוויר של כוח הקרינה הכולל רגישות איזוטרופית הכולל של העיצוב הסופי מומלץ. זה יכול להיות גם רלוונטי לבצע מדידות תחת תנאים דהויים מסוימים או ליישם טכניקות שיפור כיסוי כגון אלה המשמשים NB-IOT ו- LTE-M התקנים.
עיצוב החומרה המתאימה והתוכנה חשובה במיוחד עבור התקני חשמל נמוכים, למשל יישום צריכת חשמל אופטימלית במצב פעיל, אלא גם מצבי שינה עמוקים או שלבי סטארט-אפ קצרים. מכשירי IOT המשתמשים בטכנולוגיות אלחוטיות נמוכות (LP-WAN) כגון LTE-M או NB-IOT צריך לשקול את כל ההיבטים של המצבים התפעוליים ותכונות כגון PSM, EDRX או CE.
יצרני התקן, מפעילי יצרני תשתית דורשים תיק בדיקה מקיף כדי להאיץ את ההקדמה של יישומי IOT ושירותים. זה לא יכול להיות מושגת מבלי לאמת התאמה של מכשירי IOT עם דרישות רגולטוריות, מפעיל וסטנדרטים.
אפילו עם תהליכים מוגדרים היטב, עיצובים חדשים רבים של מכשירי IOT עדיין להיכשל הסמכה בניסיון הראשון. הרגולטורים הגדירו מקרים בדיקה כדי להבטיח שיתוף פעולה ופעולות ידידותיות לרשת עבור טכנולוגיות אלחוטיות הפועלות באותה תדרים. Bluetooth, Wi-Fi ו Zigbee, למשל, כל לפעול באותה הלהקה 2.4GHz ISM. ההסמכה שלהם מתמקדת בנושאי קונפורמיות RF ופרוטוקול כדי להבטיח יכולת פעולה הדדית וביצועים גבוהים. המפעילים רשאים לבקש בדיקות נוספות המאשרות התקני IOT עבור הרשתות שלהם.
על הסופר
Jörg Köpp הוא מנהל פלח שוק - IOT, Rohde & Schwarz
