Kamakailan lamang ang ecosystem ng cellular iot (C-iot), at lalo na ang 3GPP standardisasyon, ay nakatuon sa pagpapagana ng market ng napakalaking machine na uri ng komunikasyon (MMTC) para sa mga application tulad ng pagsukat ng tubig, pagsubaybay ng baka, smart parking o pagsubaybay sa asset. Ang base technologies narrowband internet ng mga bagay (nb-iot) (cat-nb1 / 2) at pinahusay na machine type communication (EMTC) (cat-m) ay binuo sa rel. 13/14, na may mga dedikadong tampok para sa napakababang paggamit ng kuryente (pinalawak na pagtanggap ng pagtanggap (EDRX), Power Supply Module (PSM) at mga pagpapahusay ng coverage (CE mode). Samantala, sa paligid ng 140 mga mobile operator sa buong mundo ay may deployed LTE M o NB-IOT network, at GSA (Global Mobile Supplier Association) ay binibilang ang higit sa 500 mga aparato na sumusuporta sa alinman sa Cat-M1, Cat-NB1 o Cat-NB2.
Ang mga lumilitaw na mga application ng IOT sa ilang mga industriya, pati na rin ang global phase mula sa 2G at 3G network, humimok ng pangangailangan para sa higit pang mga extension na tukoy sa application. Samakatuwid, ang 3GPP ay patuloy na nagtatrabaho sa mga pagpapabuti para sa NB-IOT at EMTC upang masakop ang mga tiyak na pangangailangan ng application (Figure 1). Ang mga halimbawa ay mga signal ng wake-up o maagang paghahatid ng data, tulad ng ipinakilala sa rel. 15. Ang parehong tulong upang ma-optimize ang paggamit ng kuryente at oras ng reaksyon. Sa pangmatagalan, gayunpaman, may pangangailangan para sa isang maayos na paglipat sa panahon ng 5G.
C-IOT sa panahon ng 5G.
Ang unang mobile network generation na dinisenyo mula sa simula hanggang suportahan hindi lamang ang mobile broadband market (embb), kundi pati na rin ang lumalagong merkado ng iot ay 5G. Na sa unang 5G release, ang pundasyon ay inilatag para sa paglipat ng MMTC (NB-IOT / EMTC) mula sa 4G hanggang 5G at para sa tinatawag na ultra maaasahang, mababa ang latency communication (urllc) na hinihingi ng, halimbawa, automation ng pabrika. Ang ilang 5G New Radio (NR) na mga katangian tulad ng nababaluktot na numerolohiya, malawak na suporta sa dalas, built-in na seguridad at ilang mga layer ng virtualisation Lumikha ng base upang suportahan ang mahahalagang 5G paggamit ng kaso sitwasyon ng embb, mmtc at urllc.
Ang dalawang kadahilanan ay mahalaga para sa hinaharap ng MMTC sa panahon ng 5G: ang co-existence ng NB-IOT at EMTC sa 5G dahil sa kakayahang umangkop na paggamit ng mga mapagkukunan ng radyo; at ang suporta ng mga kaugnay na tampok ng 5G core. Mga tampok ng co-existence tulad ng tinukoy sa rel. 16 ay magpapahintulot sa 5G na may kakayahang NB-IOT at EMTC device upang kumonekta sa isang standalone 5G network.
Industrial iot.
Ang mga pabrika sa hinaharap ay umaasa sa malalim na pagsasama ng impormasyon at automation, na pinagana ng lahat ng koneksyon. Ang industriya ay naghahanap ng isang maaasahang at secure na wireless na teknolohiya ng komunikasyon na maaaring magamit para sa iba't ibang mga application sa sahig ng pabrika. Maaaring may mga alternatibo upang matugunan ang iba't ibang mga kaso, ngunit ang 5G lamang ang potensyal na matugunan ang lahat ng ito.
Ang 5G MMTC ay na-optimize para sa mababang kapangyarihan at malalim na coverage para sa mga device na sumusubaybay sa mga tool at kalakal o maaari itong magamit para sa pagkonekta ng mga sensor.
Ang 5G EMB ay na-optimize para sa kadaliang mapakilos at mataas na data throughput. Ito ay angkop para sa paggamit sa pagkonekta ng mga virtual na baso ng katotohanan at mga handheld device na ginagamit sa palapag ng pabrika.
Ang isang bagong tampok sa 5G Urllc, na binuo sa REL.16 / 17, ay magbibigay-daan sa buong automation para sa pagkontrol ng mga robot o awtomatikong guided vehicle.
Ang Urllc ay isang bagong lugar ng application para sa cellular na komunikasyon na may mga tahasang kinakailangan tungkol sa latency, tiyempo at pagiging maaasahan. Ang 3GPP ay gumugol ng mga makatwirang pagsisikap upang matugunan ang mga iniaatas na ito at ngayon ay nagbibigay ng komprehensibong toolset ng Urllc. Makakatulong ito sa pag-optimize ng latency sa interface ng radyo, na may mga tampok tulad ng maikling oras ng simbolo at mga slot ng mini, kasama ang mga pagpapahusay tulad ng mabilis at nababaluktot na proseso ng pag-uulit o paghahatid ng walang bayad na uplink. Ang virtualisation ng network, prioritization ng trapiko at multi-access edge computing ay higit na mapabuti ang end-to-end na latency. Ang pagiging maaasahan ng komunikasyon ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paglalapat ng mahusay na mga scheme ng coding, packet duplication at pag-uulit pati na rin ang dual connectivity schemes. Kasama sa toolset na ito ang suporta ng mga sensitibong oras ng network o mga serbisyo ng LAN-uri sa pamamagitan ng 5G, bilang higit sa lahat na binuo sa REL.16. Ang karagdagang mga pagpapabuti para sa pag-synchronize ng oras o operasyon sa mga hindi lisensiyadong kapaligiran ay nasa pag-unlad sa REL.17.
Bukod sa pagiging maaasahan ng latency at komunikasyon, ang availability ng network at seguridad ay kritikal para sa mission- at mga kritikal na aplikasyon sa pang-industriya na kapaligiran. Samakatuwid ang industriya ay naghahanap upang magpatakbo ng mga pribadong 5G network na maaaring i-deploy bilang standalone non-pampublikong network (NPN) gamit ang pribadong spectrum o pampublikong network na pinagsamang NPN gamit ang virtualisation ng network na tinukoy sa REL.16.
Ipinapakilala ang NR Light.
Ang komprehensibong tampok na hanay ng 5G ay sapat na tumutugon sa isang malawak na hanay ng mga application ng IOT, halimbawa, ang mga para sa matinding mababang gastos, matinding mababang kapangyarihan at limitadong kadaliang mapakilos sa NB-IOT. Gayunman, may maraming mga application ng IOT, ang mga wearable sa kaligtasan ng mga bata, halimbawa, na nangangailangan ng mahabang buhay ng baterya, napakahusay na coverage, pati na rin ang buong kadaliang mapakilos at makatwirang mga rate ng data. Ang iba pang mga halimbawa ay mga emergency sensor na nangangailangan ng matinding coverage, ngunit napakababang latency at mababang paggamit ng kuryente. Upang matugunan ang mga aplikasyon ng mid-range na IOT, nagsimula ang 3GPP upang pag-aralan ang mga kinakailangan sa aplikasyon sa ilalim ng pangalan na NR light. Sa rel. 17 Ito ay pamantayan sa isang bagong pinababang uri ng aparato ng kakayahan na tumutuon sa mga tipikal na pangangailangan ng mga pang-industriya na sensor, smart wearables at surveillance cams (Figure 2).
Non-terrestrial networks.
Ngayon, ang mga mobile network ay maaaring masakop ang higit sa 80% ng pandaigdigang populasyon ngunit 40% lamang ng ibabaw ng lupa at mas mababa sa 20% ng ibabaw ng Earth. Ang tanging karapat-dapat na alternatibo sa pagtugon sa mga aplikasyon ng IOT ng pandaigdigang sensing, pagsubaybay at pagsubaybay ay ang paggamit ng mga non-terrestrial network sa pamamagitan ng paggamit, maliliit na mababang earth orbit satellite. Sa rel. 17, 3GPP ay nagtatrabaho sa pagsasama ng mga satellite component sa 5G NR architecture sa pangkalahatan. Sa una, pinag-aaralan nito ang paggamit ng pangmatagalang ebolusyon batay NB-IOT at EMTC sa pamamagitan ng mga non-terrestrial network.
Ang kapangyarihan ng pagsubok
Ang 3GPP ay patuloy na nagmamaneho ng standardisasyon upang matugunan ang mga kinakailangan sa kasalukuyan at sa hinaharap para sa ecosystem ng IOT. Ang malaking pagkakaiba-iba ng mga tampok at mga sitwasyon ng network, kasama ang mga partikular na kinakailangan sa application ng iOt, ay mapabilis ang pangangailangan para sa pagsubok at sertipikasyon sa lifecycle ng mga device at mga bahagi ng network.
Ang latency, pagiging maaasahan at pagkonsumo ng kuryente ay lalong mahalaga at ang patuloy na pagsubaybay ng mga network ay magiging mahalaga. Bilang isang resulta, ang mas malawak na pagsubok sa IOT ay nakaharap sa malawak na hanay ng mga hamon mula sa mga sukat ng pagganap, tulad ng paggamit ng kuryente at buhay ng baterya, sa pamamagitan ng pagsunod at pagmamanupaktura ng pag-unlad at pagpapatakbo sa pag-unlad at pag-aayos ng in-service.
Sinusunod nito na ang mga kinakailangan sa buhay ng baterya ng higit sa 10 taon at mga kinakailangan sa latency mula sa mga minuto hanggang microsecond ay may kaugnayan. Ang ilang mga application na nangangailangan ng global coverage at kadaliang kumilos ay tumutuon sa mga teknolohiya ng cellular tulad ng LTE-M at NB-IOT, ngunit ang karamihan sa mga aparato ay gagamit ng mga di-cellular wireless na teknolohiya tulad ng Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, Thread, Enocean, Sigfox at Lora sa Hindi lisensiyadong pang-industriya, pang-agham at medikal / maikling hanay ng tbands.
Pagsubok ng mga hamon sa disenyo ng RF.
Ang pagsubok sa pangkalahatang pag-uugali ng komunikasyon ng mga aparatong IOT ay isang mahalagang paksa sa lahat ng mga yugto ng lifecycle ng produkto. Ang disenyo ng RF ay nangangailangan ng espesyal na pansin. Ang mga sukat ng IOT device ay karaniwang nagsisimula sa RF power, spectrum at sensitivity measurements ng receiver sa konektadong mode. Sinusukat ang S-parameter upang i-verify at i-tune ang pagganap ng antena ng aparatong IOT.
Pagkatapos nito, ang over-the-air measurement ng kabuuang radiated power at kabuuang isotropic sensitivity ng huling disenyo ay inirerekomenda. Maaaring may kaugnayan din ito upang magsagawa ng mga sukat sa ilalim ng ilang mga kondisyon ng pagkupas o mag-apply ng mga diskarte sa pagpapahusay ng coverage tulad ng mga ginagamit para sa mga aparatong NB-IOT at LTE.
Ang pagdidisenyo ng naaangkop na hardware at software ay lalong mahalaga para sa mga mababang kapangyarihan na aparato, halimbawa pagpapatupad ng pinakamainam na paggamit ng kuryente sa aktibong mode, ngunit din malalim na mga mode ng pagtulog o maikling startup / shutdown phase. Ang mga aparatong iOT na gumagamit ng wireless low-power technologies (LP-WAN) tulad ng LTE-M o NB-IOT ay kailangang isaalang-alang ang lahat ng aspeto ng mga mode ng pagpapatakbo at mga tampok tulad ng PSM, EDRX o CE.
Ang mga gumagawa ng aparato, mga operator at mga tagagawa ng imprastraktura ay nangangailangan ng komprehensibong portfolio ng pagsubok upang mapabilis ang pagpapakilala ng mga application at serbisyo ng IOT. Hindi ito maaaring makamit nang walang pag-verify ng pagsunod ng mga aparatong IOT na may mga kinakailangan sa regulasyon, operator at pamantayan.
Kahit na may mahusay na tinukoy na mga proseso, maraming mga bagong disenyo ng mga aparatong iOT pa rin mabibigo sertipikasyon sa unang pagtatangka. Tinukoy ng mga regulator ang mga kaso ng pagsubok upang matiyak ang co-existence at network-friendly na mga operasyon para sa mga wireless na teknolohiya na tumatakbo sa parehong frequency band. Halimbawa, ang Bluetooth, Wi-Fi at Zigbee ay gumana sa parehong 2.4GHz ISM band. Ang kanilang sertipikasyon ay nakatuon sa mga paksa ng RF at protocol conformance upang matiyak ang interoperability at mataas na pagganap. Ang mga operator ay maaaring humiling ng karagdagang mga pagsusulit na nagpapahintulot sa mga aparatong IOT para sa kanilang mga network.
Tungkol sa May-akda
Jörg Köpp ay market segment manager - iot, Rohde & Schwarz
