Pastaruoju metu ląstelių IOT (C-IOT) ekosistema, ypač 3GPP standartizacija, sutelkė dėmesį į masyviniam įrenginio tipo komunikacijai (MMTC) programų rinkoje, pvz., Vandens dozavimą, karvių stebėjimą, protingą automobilių stovėjimo aikštelę arba turto stebėjimą. Bazinės technologijos siaurajuostės internetas (NB-IOT) (CAT-NB1 / 2) ir patobulinto mašinos tipo komunikacija (EMTC) (CAT-M) buvo sukurta rel. 13/14, su specialiomis funkcijomis labai mažam energijos suvartojimui (pratęstas nepertraukiamas priėmimas (EDRX), maitinimo modulis (PSM)) ir aprėpties patobulinimai (CE režimai). Tuo tarpu apie 140 mobiliojo ryšio operatorių visame pasaulyje dislokavo LTE m arba NB-IOT tinklus, ir GSA ("Global Mobile Tiekėjas" asociacija) skaičiavo daugiau nei 500 įrenginių, palaikančių arba CAT-M1, CAT-NB1 arba CAT-NB2.
Kylančias IOT programas keliose pramonės šakose, taip pat pasaulinės fazės iš 2G ir 3G tinklų, vairuoti daugiau taikymo specifinių plėtinių. Todėl 3GPP nuolat stengiasi patobulinti NB-IOT ir EMTC padengti konkrečius taikymo reikalavimus (1 pav.). Pavyzdžiai yra pažadinimo signalai arba ankstyvas duomenų perdavimas, kaip įvesta rel. 15. Abu padeda optimizuoti energijos suvartojimą ir reakcijos laikus. Tačiau ilgainiui reikia sklandaus pereiti prie 5 g eros.
C-IOT 5G ERA
Pirmoji mobiliojo tinklo generacija, sukurta nuo pradžios iki palaikyti ne tik mobiliojo plačiajuosčio ryšio rinkos (EMBL), bet ir didėjančia IOT rinka buvo 5G. Jau pirmame 5G leidinyje buvo nustatyta MMTC (NB-IOT / EMTC) perėjimas nuo 4G iki 5G ir vadinamuoju itin patikimu, mažo latentinio ryšio (URLLC), reikalaujama, pavyzdžiui, gamyklos automatizavimui. Kai 5G naujų radijo (NR) charakteristikų, tokių kaip lankstus numerologija, plati dažnių palaikymas, įmontuotas saugumas ir keli sluoksniai virtualizavimo sukurti pagrindą remti esminius 5G naudojimo atvejus scenarijus Ebs, MMTC ir URLLC.
Du veiksniai yra būtini MMTC ateičiai 5G ERA ateitis: NB-IOT ir EMTC egzistavimas 5G dėl lanksčio radijo išteklių naudojimo; ir susijusių funkcijų pagal 5G šerdį parama. Sambūvio savybės, kaip nurodyta rel. 16 leis 5G galinčių NB-IOT ir EMTC įrenginiams prisijungti prie atskiro 5G tinklo.
Pramonės IOT.
Gamyklos ateityje pasikliaus gilios informacijos ir automatizavimo integravimas, įjungtas visuotinio ryšio ryšiu. Pramonė ieško patikimos ir saugios bevielio ryšio technologijų, kurios gali būti naudojamos skirtingoms gamyklos grindims. Gali būti alternatyvų spręsti skirtingus atvejus, tačiau tik 5G turi potencialą spręsti juos visus.
5G MMTC yra optimizuotas dėl mažos galios ir gilaus aprėpties įrenginiams, kurie stebi įrankius ir prekes arba jis gali būti naudojamas jungiamųjų jutiklių.
5G EBBL yra optimizuotas mobilumui ir dideliam duomenų našumui. Jis tinka naudoti prijungiant virtualių realybės akinius ir rankinius įrenginius, naudojamus aplink gamyklos grindis.
Nauja 5g URLLC funkcija, sukurta rel.16 / 17, leis visapusiškai automatizuoti robotų ar automatizuotų transporto priemonių valdymą.
URLLC yra nauja korinio ryšio paraiškos sritis su aiškiais reikalavimais dėl latencijos, laiko ir patikimumo. 3GPP praleido pagrįstų pastangų šiems reikalavimams spręsti ir dabar suteikia visapusišką URLLC Toolset. Tai padės optimizuoti latentinę radijo sąsają, su tokiomis funkcijomis kaip trumpalaikis simbolis laikas ir mini lizdai, kartu su patobulinimais, tokiais kaip greitas ir lankstus pasikartojimo procesas arba be dotacijos uplink perdavimas. Tinklo virtualizavimas, eismo prioritetų nustatymas ir kelių prieigos krašto skaičiavimas iš esmės pagerins galutinį latentinį leidimą. Ryšių patikimumas gali būti pagerintas taikant tvirtus kodavimo schemas, paketų dubliavimą ir pasikartojimą, taip pat dvigubos ryšio schemas. Šis įrankių rinkinys apima laiko jautrių tinklų ar LAN tipo paslaugas per 5G, kaip daugiausia sukurta rel.16. Toliau pagerėjimai laiko sinchronizavimui ar eksploatavimui nelicencijuotoje aplinkoje vystosi rel.17.
Be latentinio ir komunikacijos patikimumo, tinklo prieinamumas ir saugumas yra labai svarbūs pramonės aplinkoje misijai ir verslo kritinėms programai. Todėl pramonė siekė naudoti privačius 5G tinklus, kurie galėtų būti dislokuoti kaip atskiras ne viešųjų tinklų (NPN), naudojant privatų spektrą arba viešąjį tinklą integruotų NPN, naudojant tinklo virtualizaciją, kaip nurodyta rel.16.
Įvesti nr lemputę
Išsami 5g funkcijų rinkinys tinkamai sprendžia platų IOT programų asortimentą, pavyzdžiui, ypatingų pigių, ypatingos mažos galios ir riboto judumo su NB-IOT. Tačiau yra daug IOT programų, vaikų saugos, pavyzdžiui, reikia ilgo baterijos tarnavimo laiko, labai geros aprėpties, taip pat visiško judumo ir pagrįstų duomenų tarifų. Kiti pavyzdžiai yra avariniai jutikliai, kuriems reikia ekstremalios aprėpties, bet ir labai mažos latentinės ir mažos energijos suvartojimo. Norėdami išspręsti šias vidutinio nuotolio IOT programas, 3GPP pradėjo studijuoti taikymo reikalavimus pagal pavadinimą Nr. Rel. 17 Jis ketina standartizuoti naują sumažinto pajėgumų prietaiso tipą su orientuota į tipinius reikalavimus pramoninių jutiklių, protingų drabužių ir stebėjimo kamerų (2 pav).
Nežeminiai tinklai
Šiandien mobilieji tinklai gali apimti daugiau kaip 80% pasaulio gyventojų, bet tik 40% žemės paviršiaus ir mažiau nei 20% žemės paviršiaus. Vienintelė verta alternatyva sprendžiant IOT programų pasaulinio jutimo, stebėjimo ir stebėsenos yra ne sausumos tinklų naudojimas naudojant mažą žemių orbitų palydovus. Rel. 17, 3GPP dirba su palydovinių komponentų integracija į 5G NR architektūros apskritai. Iš pradžių ji studijuoja ilgalaikio evoliucijos naudojimą, pagrįstą NB-IOT ir EMTC per nežeminiais tinklais.
Bandymų galia
3GPP nuolat vairuoja standartizavimą, kad atitiktų dabartinius ir būsimus IOT ekosistemai reikalavimus. Didelė įvairovė funkcijų ir tinklo scenarijai, kartu su labai specifinių IOT taikymo reikalavimus, pagreitins paklausą bandymo ir sertifikavimo per prietaisų ir tinklo komponentų gyvavimo ciklo.
Latentinis, patikimumas ir energijos suvartojimas tampa vis svarbesnis ir nuolatinis monitoringas tinklų taps labai svarbus. Dėl to platesnis IOT testavimas susiduria su įvairiais iššūkiais nuo eksploatacinių savybių matavimų, pvz., Energijos suvartojimo ir baterijos tarnavimo laikas, laikantis atitikties ir gamybos bandymo, diegimo ir operacijų techninės priežiūros ir eksploatavimo remonto.
Iš to išplaukia, kad akumuliatoriaus gyvenimo trukmės reikalavimai daugiau nei 10 metų ir latentinių reikalavimų nuo minų iki mikrosekundžių tampa svarbūs. Kai kurios paraiškos, kurioms reikia pasaulinio aprėpties ir mobilumo, bus sutelkti dėmesį į ląstelių technologijas, pvz., "LTE-M" ir "NB-IOT", tačiau dauguma įrenginių naudos ne korinio belaidžio ryšio technologijas, pvz., "Bluetooth", "Wi-Fi", "Zigbee", "Thread", "Enocean", "Sigfox" ir "Lora" nelicencijuotas pramonės, mokslo ir medicinos / trumpo nuotolio tbands.
Bandymo iššūkiai RF dizaine
Bandymas Bendra IOT įrenginių komunikacijos elgesys yra svarbi tema visuose produkto gyvavimo ciklo etapuose. RF dizainas reikalauja ypatingo dėmesio. IOT įrenginio matavimai paprastai prasideda nuo RF galios, spektro ir imtuvo jautrumo matavimų prijungtu režimu. S-parametrai matuojami, kad patikrintumėte ir sureguliuokite IOT įrenginio anteną.
Po to rekomenduojama įvertinti visiško spinduliuotės galios ir bendros izotropinio galutinio dizaino jautrumo matavimą. Jis taip pat gali būti svarbus atlikti matavimus tam tikromis išblukimo sąlygomis arba taikyti aprėpties didinimo būdus, pvz., Naudojamus NB-IOT ir LTE-M įrenginiams.
Tinkamos aparatūros ir programinės įrangos projektavimas yra ypač svarbus mažoms jėgainėms, pvz., Įgyvendinant optimalų energijos suvartojimą aktyviu režimu, bet ir giliai miego režimais arba trumpais paleidimo / išjungimo fazėmis. IOT įtaisai, kurie naudoja belaidę mažos galios technologijas (LP-WAN), pvz., LTE-m arba NB IOT reikia apsvarstyti visus veiklos rūšių ir funkcijų, tokių kaip PSM, EDRX arba CE aspektus.
Įrenginių formuotojai, operatoriai ir infrastruktūros gamintojai reikalauja išsamaus bandymo portfelio paspartinti IOT programų ir paslaugų įvedimą. Tai negali būti pasiekta nenurodant IOT įrenginių atitikties reguliavimo, operatoriaus ir standartų reikalavimus.
Net ir su gerai apibrėžtais procesais, daug naujų dizaino IOT įrenginių vis dar nepavyksta sertifikavimo pirmojo bandymo. Reguliatoriai nustatė bandymų bylas, kad būtų užtikrintas belaidžių technologijų, veikiančių toje pačioje dažnių juostoje, egzistavimą ir tinklu. "Bluetooth", "Wi-Fi" ir "Zigbee", pavyzdžiui, visi veikia toje pačioje 2.4GHz ISM juostoje. Jų sertifikavimas sutelktas į RF ir protokolo atitikties temas, užtikrinančias sąveiką ir didelį našumą. Operatoriai gali paprašyti papildomų bandymų, leidžiančių savo tinklams.
Apie autorių
Jörg Köpp yra rinkos segmento vadybininkas - IOT, Rohde & Schwarz
