Sieć

Jak się wykuwa Internet of Things? – część 1

31 lipca 2017

Jak się wykuwa Internet of Things? – część 1

Telekomunikacja to niesamowicie ciekawy temat. Tworzenie i wdrażanie funkcjonujących globalnie standardów, budowa sieci i odnajdywanie zupełnie nowych zastosowań dla rozwiązań, które daje – to wszystko ta sama działka. Przykładem, który bardzo dobrze to pokazuje jest IoT, czyli „Internet of Things” – system połączonych do światowej sieci urządzeń, komunikujących się między sobą, serwerami i nami. Zapewniając przepływ danych, użyteczność i wysoką automatyzację. Mówiliśmy o nim przy okazji 5G i wielokrotnie wcześniej na blogu, ale to tylko wierzchołek góry lodowej.

Zdecydowaliśmy się zaprosić Was do samego środka procesu testów (takich na serio 😉 ) i pokazać dylematy, przed którymi stoją pracujący nad nimi inżynierowie. W końcu to blog o telekomunikacji, prawda?

Obecnie komunikacja pomiędzy urządzeniami zachodzi głównie poprzez sieć 2G. Powody są banalne – transfer danych w tej sieci nie powala szybkością, ale przynajmniej nie skutkuje wyczerpaniem baterii w ciągu 24 godzin jak wielu współczesnych smartfonów. Zwraca na to uwagę w wielu komentarzach nasz blogowy kolega – Ron. Jednak sieć 2G doskonała nie jest, dlatego wielu z nadzieją patrzy na 5G. Zapominając o niewykorzystanym potencjale 4G na tym polu.

3GPP w służbie IoT (Internet of Things)

Pewnie pamiętacie, czym jest 3GPP – to międzynarodowa organizacja, która zajmuje się tworzeniem standardów telekomunikacyjnych. Dzięki niej mamy 3G, 4G LTE i trwające obecnie prace nad 5G.

Jeżeli spotykacie się z tą nazwą 3GPP raz pierwszy zajrzyjcie do tekstu: 5G – czy będzie rewolucja? 5Gotowi – odcinek 1

Warto tam zajrzeć, bo dzisiaj będzie sporo o standaryzacji i Release’ach (czyli kolejnych „fazach” standardu).

Kiedy 3GPP kończyło w ramach Release-12, czyli… 5 wersji standardu 4G LTE, prace nad Cat-0 kolegom, którzy zajmują się IoT pozostał niedosyt. Wiem, że numeracja jest dziwna, ale nie ja to wymyśliłem, dlatego idźmy dalej 😉 Był rok 2015 – już wtedy wiadomo było, że by ruszyć z IoT konieczna jest pewna rewolucja w myśleniu o sieci. Tutaj niezbędna jest mała dygresja – informacja o tym, czym jest wspomniane Cat-0. Jak się może domyślacie kategoria urządzeń w ramach sieci 4G LTE, oznaczająca między innymi szybkość transferu danych i obsługiwane funkcjonalności, np. agregację pasm. Większość z nas jest zadowolona, gdy posiadamy urządzenia z wyższą Cat (na przykład Cat 6 czy Cat 9) bo pozwala osiągnąć wyższą prędkość transferu w sieci mobilnej.

O agregacji pasma pisałem w dwóch tekstach, do których linki znajdziecie poniżej. Pamiętajcie jednak, że niektóre szczegóły – na przykład lista telefonów mogła ulec zmianie.

Więcej o kategoriach urządzeń znajdziecie w tekście: Telefony z agregacją pasma w Orange

Więcej o agregacji pasma znajdziecie w tekście: 40 MHz transferu, czyli o agregacji pasma 4G LTE

Jednak zajmującym się Internet of Things wcale nie zależy na wyciąganiu maksymalnych prędkości transferu. Dlatego stworzono Cat–0, czyli jak można się domyśleć kategorie urządzeń, charakteryzującą się bardzo niskim transferem i prostą konstrukcją.

Koniec tej dygresji, czas przejść do wspomnianej już rewolucji w myśleniu o sieci, która zaowocowała trzema rozwiązaniami:

Pierwsze: zróbmy coś nowego, odrębnego od dotychczasowych technologii

Drugie: zbudujmy coś wewnątrz obecnie najbardziej zaawansowanego systemu – LTE.

Trzecie: udoskonalmy system obecnie najszerzej wykorzystywany do IoT – GSM

Jak się później okazało wszystkie te systemy były standaryzowane równolegle i znalazły się w opublikowanym w połowie 2016 roku 3GPP Rel-13. Czyli kolejnej „fazie” telekomunikacyjnych standardów. Pierwsze rozwiązanie dało początek standardowi NB-IoT (NarrowBand IoT), drugie – eMTC (zwany potocznie LTE-M), a trzecie EC-GSM-IoT. Tę ostatnią zostawmy i zajmijmy się 4G LTE. Bo w końcu o tym miał być artykuł.

Ta sama organizacja standaryzacyjna (3GPP) i kilka technologii do tego samego celu, może to się wydawać dziwne. Ale nie jest tak, jeżeli dokładnie przyjrzymy się, co znalazło się w tych systemach w ramach Rel-13, jak również ewolucjach z Rel-14.

Mamy pierwsze składniki – potrzebę rynku (budowę Internet of Things maksymalnie szybko), posiadane możliwości (sieć 4G LTE) i dwa pomysły na zarządzenie przy jej pomocy komunikacją między urządzeniami.

Powiecie, że wszystko gotowe? Nic bardziej mylnego!

Teraz zaczyna się najlepsza zabawa – trzeba sprawdzić czy można te rozwiązania wdrożyć w realnie istniejącej sieci (a nie na papierze, czy w formie testu w laboratorium), ile to będzie kosztować i czy ktokolwiek będzie chciał za to zapłacić. Bo nawet najbardziej genialne rozwiązanie, jeżeli nie będzie opłacalne nie przebije się.

Co zatem jest brane pod uwagę, gdy zabieramy się za testy?

Pasmo i ulokowanie względem 4G LTE

Zacznijmy od częstotliwości. Zarówno NB-IoT jak i eMTC działa tutaj na innych zasadach. Nie obędzie się jednak bez garści wiedzy „branżowej”. Jeżeli mówimy o szerokości kanału 4G LTE to podstawowym pojęciem jest tzw. blok zasobów (ang. Physical Resource Block – PRB), który ma 180 kHz szerokości w dziedzinie częstotliwości. Oznacza to, że komunikacja pomiędzy stacją bazową (w sumie to w 4G LTE – eNodeB), a urządzeniem odbywa się co najmniej w takim zakresie większego wycinka pasma dostępnego dla operatora. Ta jednostka jest podstawą dla obu systemów.

NB-IoT pracuje w dokładnie takim paśmie – 180 kHz szerokości – co czyni go dość elastycznym. Od początku miał być zupełnie nowym rozwiązaniem, umożliwiając trzy tryby pracy – samodzielnie (we własnym paśmie), wewnątrz pasma 4G LTE (wycinając z niego jeden PRB potrzebny do obsłużenia urządzeń NB-IoT) bądź w paśmie ochronnym 4G LTE (pomiędzy dwoma różnymi nośnymi LTE).

Testy Internet of Things - NB-IoT (NarrowBand IoT) i eMTC (zwany potocznie LTE-M) w Orange Polska

Alternatywne rozwiązanie, czyli LTE-M pracuje zawsze wewnątrz pasma 4G LTE, korzystając z sześciu PRB, czyli z teoretyczną szerokością pasma 1,08 MHz. W tym przypadku nie ma jednak konieczności „wycinania” tego bloku z całego pasma dostępnego dla operatora. Stacja bazowa sama decyduje (mówiąc bardziej technicznie: dynamicznie przydziela zasoby) czy w danym momencie będzie obsługiwać nasze telefony i tablety (w ramach 4G LTE), czy też urządzenia IoT (dzięki LTE-M). By pokazać, jak niewielką część pasma zajmować może LTE-M dodam tylko, że klasyczne 4G LTE – to, z którego korzystamy, na co dzień na częstotliwości 800 MHz w kanale 10 MHz operuje na aż 50 PRB.

Czytaj także: Sieć szkieletowa cz. 1,5, czyli dlaczego poprzednio nie było nic o 4G LTE?

Podsumowując – albo węższe pasmo, ale kilka trybów działania, albo też pasmo szersze, lecz w nieco większym stopniu obciążające istniejącą sieć. Za obydwoma rozwiązaniami idą dalsze konsekwencje. Na przykład…

Przepływności – ile danych można przesłać

Możliwości transmisyjne wynikają bezpośrednio z pasma pracy. LTE-M jest systemem o maksymalnej przepływności 1 Mb/s, a realnie możemy mówić o transferach rzędu kilkuset kb/s. NB-IoT dla odmiany ma bardzo wąski kanał, który poza danymi z urządzeń musi przenosić informacje kontrolne samego systemu, dlatego też możemy w nim osiągnąć jedynie przepływności rzędu dziesiątek kb/s. Oczywiście są sytuacje, w których owe dziesiątki kb/s będą w zupełności wystarczać – przykładem są choćby czujniki zużycia wody czy prądu, które przesyłają niewielką paczkę danych raz na miesiąc. Na drugim końcu skali mogą być czujniki medyczne przesyłające na bieżąco dane organizmu, czy też czujniki pogody, możliwe do zastosowania chociażby w ramach naszego środowiska dla Smart City. Mnogość zastosowań w ramach IoT jest niezwykle duża, a co za tym idzie, wymagania transferu są różne. Znaczenie ma jednak także…

Zasięg – by czujnik w piwnicy złapał sieć

To olbrzymie wyzwanie. Czujniki IoT bardzo często funkcjonują w miejscach, gdzie zasięg jest bardzo ograniczony – na przykład w piwnicach. Wyzwaniem są także czujniki, które muszą być cały czas w zasięgu, na przykład wspomniane czujniki medyczne. Co by się stało, gdyby kontrolowany w taki sposób pacjent dostał na przykład zawału serca poza zasięgiem? Cały czas mocno inwestujemy w sieć, ale nie da się tego wykluczyć.

Czytaj więcej: Sieć #1 po pierwszym półroczu

Dlatego od początku postawiono przed nowymi systemami cel osiągnięcia zasięgu lepszego, niż stosowany w sieci 4G LTE, z której korzystamy obecnie. Rozwiązanie, które zastosowano jest proste, lecz uprzedzając wszystkich – trudne do zastosowania w obecnie funkcjonującej sieci. Zakłada ono, bowiem… wielokrotne powtórzenie tego samego sygnału. Czyli strategię karabinu maszynowego. Gdy wystrzelisz 100 pocisków któryś zapewne trafi w cel, nawet, jeżeli jest daleko i dobrze schowany. A co gdy, pocisków jest 2000? Właśnie tyle raz może być powtórzony sygnał w LTE-M. Oczywiście nie ma nic za darmo – odbija się do na opóźnieniach i pojemności systemu, bo wiele sił marnowanych jest na wielokrotne powtórzenia, ale w tym przypadku cel uświęca środku.

System NB-IoT (ten z węższym pasmem i trzema trybami pracy) przynajmniej na papierze osiąga nieco lepszy zasięg niż LTE-M. Jednak jak wiemy papier dużo przyjmie, a wszystko i tak wychodzi w praniu.

No właśnie… praniu.

Dlaczego zabieramy się na blogu za Internet of Things właśnie teraz?

W ostatnich dniach w polskim Orange Labs zostało wykonane pierwsze połączenie w technologii NB-IoT. Jest to ważny krok w kierunku zbadania tej technologii w celu późniejszego określenia czy i na ile spełni nasze oczekiwania dotyczące nowych wdrożeń IoT. Nie zamykamy się jednak na tą technologię i dlatego porównujemy do niej inne rozwiązania. Jak widzicie naszymi przemyśleniami dzielimy się z Wami na bieżąco i w gruncie rzeczy jesteście naocznymi świadkami testów. Nie jest to, jak się może wydawać eksperyment w laboratorium, lecz także pracochłonne ślęczenie nad danymi i rozważanie możliwych kierunków działania. Orange aktywnie uczestniczy w standaryzacji, aby być gotowym na rozwiązania, które dopiero nadejdą. Od ustanowienia standardu do jego wdrożenia mijają miesiące, a nawet lata, a obecnie znajdujemy się w okresie gdy technologie pod IoT są na tyle rozwinięte, że można je próbować przekuwać w realne usługi.

Urządzenie IoT, testowanie w Orange

(nie pytajcie mnie o to do czego to służy ;-))

Ciąg dalszy nastąpi… a w nim o kasie, ostrej jeździe i prądzie. Czyli It’s Electric jak śpiewała Metallica.

P.S. nie myślcie sobie, że jestem taki mądry. Ten tekst to w całości wiedza kolegów, którzy na co dzień zajmują się rozwojem naszej sieci mobilnej. Niektórzy z Was – Ci, którzy byli u nas na tegorocznym zlocie blogowym mieli okazję się z nimi spotkać i przyjrzeć się ich pracy 😉

Na blogu znajdziecie już drugą część tekstu pod tytułem, którego zapewne się nie spodziewacie: Jak się wykuwa Internet of Things – część 2

Udostępnij: Jak się wykuwa Internet of Things? – część 1

Informacje prasowe

Grupa Orange obrała kurs na Mobilny Internet Rzeczy

28 lutego 2017

Grupa Orange obrała kurs na Mobilny Internet Rzeczy

  • Grupa Orange ogłosiła, że wprowadzi technologię LTE-M w Hiszpanii i Belgii, a następnie w kolejnych krajach Europy
  • Grupa Orange wzmacnia swoje zaangażowanie w rozwój ekosystemu Internetu Rzeczy (IoT) uruchamiając pierwszy w Europie LTE-M Open IoT Lab
Orange rozszerza strategię na rzecz sieci LPWA (Low Power Wide Area)

Grupa Orange będzie stopniowo wdrażać technologię LTE-M w swoich sieciach 4G w Europie, zaczynając od Belgii i Hiszpanii. Ta efektywna kosztowo technologia, zapewniająca wysoki poziom bezpieczeństwa i możliwość skalowania, może być stosowana bardzo szeroko do łączenia urządzeń IoT (Internet of Things). Chodzi między innymi o inteligentne liczniki energii lub wody, urządzenia do śledzenia mienia, automaty do sprzedaży, systemy alarmowe, ale także floty pojazdów, ciężki sprzęt, usługi mZdrowie i urządzenia ubieralne. Technologia ta daje możliwość szybkiego rozwoju poprzez aktualizację obecnie istniejącej sieci 4G Grupy Orange.

Grupa rozpoczyna w tym roku dwa nowe projekty pilotażowe LTE-M. Pierwszy z nich będzie dotyczył inteligentnych urządzeń pomiarowych umożliwiając zdalną kontrolę zużycia energii oraz dostosowanie zamówień do potrzeb użytkowników. Drugi projekt pilotażowy będzie wykorzystywał urządzenia ubieralne, by mierzyć ruchy, tętno, temperaturę ciała i szereg innych parametrów życiowych. W ramach obu projektów Grupa Orange współpracuje z czołowymi producentami chipsetów LTE-M, takimi jak Altair Semiconductor, Qualcomm Technologies, Inc. i Sequans, a także różnymi dystrybutorami sprzętu sieciowego.

Pierwsze laboratorium LTE-M Open IoT Lab w Europie

Orange tworzy laboratorium Open IoT Lab, aby wesprzeć ekosystem Mobilnego Internetu Rzeczy (MIoT). Laboratorium, które ma zostać uruchomione 1 kwietnia w ramach inicjatywy GSMA mobile IoT, będzie jako pierwsze w Europie skoncentrowane na technologii LTE-M. Open IoT Lab będzie się mieścioł w kampusie Orange Gardens, we francuskiej miejscowości Chatillon.

Jest zaprojektowane by wspierać podmioty chcące angażować się w rozwój urządzeń opartych o LTE-M poprzez dostęp do:

  • Zestawu Startowgo IoT
  • Sieci przygotowanej do testów wydajności, prędkości transmisji danych, powiększenia zasięgu oraz optymalizacji zużycia energii.
  • Platformy analitycznej IoT, będącej kluczowym komponentem platformy IoT Datavenue.
  • Wsparcia ekspertów Orange z obszaru techniki, projektantów i marketingu, by korzystać z doświadczeń Grupy w zakresie takich obszarów jak smart cites, transport, przemysł i wytwórstwo, ochrony zdrowa i smart home.

Open IoT Lab pozwala także na ocenę, w jaki sposób urządzenia i usługi przygotowane przez inne podmioty współpracują ze standardem LTE-M oraz LoRa®

– Zdolność do podołania wymogom przyszłości oraz bezpieczna i niezawodna łączność są głównymi filarami strategii IoT firmy Orange. Współpracując z partnerami IoT, producentami urządzeń i twórcami innowacyjnych rozwiązań możemy przyspieszyć rozwój sieci opartej na technologii LTE-M i w ten sposób zbliżyć się do przyszłości Internetu Rzeczy – mówi Mari-Noëlle Jégo-Laveissière, Executive Vice President Innovation, Marketing & Technologies, Orange.

Pakiet komplementarnych rozwiązań LPWA mający na celu spełnienie wszystkich wymagań

Zaangażowanie w LTE-M wynika z zaangażowania Grupy Orange w inwestycje w LPWA, które rozpoczęły się wraz z uruchomieniem we Francji sieci LoRa® na początku 2016 r. Obecnie zapewnia ona zasięg na terenie ponad 2000 miast i obszarów przemysłowych. Rozwiązania oparte o sieć LoRa® zapewniają usługi w ponad 60 projektach B2B, w wielu obszarach, jak choćby smart cites, inteligentnych budynkach, parkingach, smart home, przemyśle, łańcuchu dostaw i rolnictwie. Dzięki temu Grupa Orange i jej klienci B2B mogą korzystać z możliwości jakie niesie LPWA.

Nowa oferta oparta na rozwiązaniach LoRa® adresowana do klientów biznesowych Grupy zostanie ogłoszona przez Orange Business Services w lipcu 2017 r i będzie skupiać się na obszarach miejskich, portach i obszarach przemysłowych.

Firma Orange będzie również kontynuować testy innych technologii z zakresu Mobilnego IoT i przygotowania do wdrożenia 5G.

 

Zainteresował Cie wpis? Jeśli chcesz otrzymywać informacje prasowe, zostaw nam swój adres e-mail
Napisz do Nas
Udostępnij: Grupa Orange obrała kurs na Mobilny Internet Rzeczy

Dodano do koszyka.

zamknij
informacje o cookies - Na naszej stronie stosujemy pliki cookies. Korzystanie z orange.pl bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza,
że pliki cookies będą zamieszczane w Twoim urządzeniu. dowiedz się więcej