DECT NR+: nowy kierunek rozwoju komunikacji M2M

© Nordic Semiconductor

Ewolucja M2M

Już w 1968 roku ‘ojciec M2M’, Theodore G. Paraskevakos, wpadł na pomysł wykorzystania linii telefonicznych do łączenia się z licznikami  energii elektrycznej w celu ich zdalnego odczytu. Chociaż jego pomysł zyskał pewną popularność w sensie komercyjnym, nie rozpowszechnił się na rynku aż do czasu, gdy Siemens wprowadził komórkowy system M2M w połowie lat 90. Inne firmy poszły w ich ślady i wykorzystując infrastrukturę komórkową 2G i 3G oraz uprzemysłowione wersje modemów do telefonów komórkowych, M2M znacząco rozszerzyło swoją działalność na sektor przemysłowy.

Jednak wówczas modemy były drogie, nieporęczne i zużywały dużo energii. Te wady ograniczały spektrum zastosowań do dużych kapitałochłonnych urządzeń czy jednostek handlowych, takich jak automaty biletowe i vendingowe. Zmieniło się to wraz z nadejściem komórkowego Internetu Rzeczy a segment ten znacznie się rozwinął. Komórkowe technologie IoT NB-IoT i LTE-M wykorzystują infrastrukturę komórkową w taki sam sposób, jak starsze modemy. Jednak kompaktowe, energooszczędne produkty, takie jak nRF9160 SiP firmy Nordic, rozszerzyły łączność M2M na tysiące nowych aplikacji.

M2M myśli na dużą skalę

Następna faza rozwoju M2M będzie wykorzystywać sieci 5G. Inżynierowie zastanawiali się nad tym, co będzie potrzebne, i zdefiniowali przyszłość ‘masowej komunikacji typu maszynowego’ (mMTC). To przyszłość, w której przewiduje się instalowanie na bardzo dużą skalę urządzeń bezprzewodowych o niskim zużyciu energii dla aplikacji M2M.

Przez bardzo dużą skalę inżynierowie rozumieją wdrożenie do miliona urządzeń na kilometr. Aby sprostać wymaganiom wymagających aplikacji, technologia mMTC wymaga również opóźnienia komunikacji między węzłami wynoszącego najwyżej jedną milisekundę oraz 99,99% niezawodności łączności radiowej. To trudne zadanie, ale rozwiązania są już na horyzoncie.

mMTC jest sformalizowane w publikacji Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU), obejmującej standardy technologiczne piątej generacji dla sieci radiowych. Dokument zatytułowany International Mobile Telecoms (IMT)-2020 5G zasadniczo określa standardy i specyfikacje dla sieci 5G.

Niekomórkowe 5G

NB-IoT i LTE-M są dalej rozwijane, aby sprostać wymaganiom mMTC. Jest jednak też inna technologia, która stanowi część IMT-2020 5G. DECT New Radio (NR)+ (pierwotnie nazywany DECT-2020 NR) spełnia wszystkie wymagania techniczne mMTC. Została opracowana przez DECT Forum - grupę zajmującą się rozwojem i ulepszaniem cyfrowej rozszerzonej telekomunikacji bezprzewodowej (DECT).

DECT NR+ wykorzystuje częstotliwość roboczą 1,9 GHz. Jest to globalny, wolny od licencji przydział widma (z wyjątkiem Japonii, Indii i Chin). Ponieważ jest bezpłatny, DECT NR+ jest tańszy w eksploatacji niż jego licencjonowane odpowiedniki. Zasięg wynosi setki metrów w pomieszczeniach lub do kilku kilometrów na zewnątrz. Co ciekawe, chociaż DECT NR+ jest zawarty w dokumencie standardów sieci 5G, nie jest technologią komórkową. Ma wspólne elementy techniczne z telefonią komórkową, ale zamiast korzystać z sieci licencjonowanych, inżynierowie mogą budować własne, gęste sieci prywatne, korzystając z bezpłatnego pasma i bez potrzeby stosowania kart SIM.

Technologia ta może obsługiwać do czterech miliardów unikalnych urządzeń radiowych w jednej sieci i do 65.000 w zasięgu komunikacji radiowej. Sieci można dostosować do obsługi dużych szybkości przesyłania danych (do kilku gigabitów na sekundę) lub niskiego zużycia energii (średnie zużycie energii poniżej 10 mikroamperów).

Rozpocznij pracę z DECT NR+

Nordic pracuje nad komercyjnym rozwiązaniem DECT NR+ mMTC wykorzystującym architekturę serii nRF91. W ramach wspólnego projektu, Nordic współpracuje z fińską firmą Wirepas, odpowiedzialną za oprogramowanie IoT. Ponieważ 1,9 GHz jest uznawane za globalne, nielicencjonowane pasmo, jeden produkt Nordic i Wirepas może znaleźć zastosowanie we wszystkich regionach, co obniża koszty. Pierwsze produkty będą dostępne w 2023 roku i mogą posłużyć do budowy aplikacji w takich dziedzinach jak fabryki, magazyny, śledzenie zasobów, roboty, oświetlenie uliczne, zarządzanie ruchem i profesjonalny sprzęt audio.

Ponieważ NB-IoT i LTE-M ewoluują, a DECT NR + jest w pełni skomercjalizowane, inżynierowie mogą połączyć praktycznie każdą maszynę z każdą inną maszyną przy użyciu stosunkowo niedrogiej, niezawodnej technologii bezprzewodowej o niskich opóźnieniach. Pan. Paraskevakos musi być pod wrażeniem tego, jak daleko zaszedł jego pomysł.

Autor: Heidi Sollie  

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Nordic Semiconductor