Kwestie projektowe związane z komórkowym Internetem Rzeczy (IoT) w erze 5G

in English

Komórkowy Internet Rzeczy (IoT) to szybko rozwijający się ekosystem oparty na globalnych standardach 3GPP, wspierany przez coraz większą liczbę dostawców sieci komórkowych oraz producentów urządzeń, chipsetów, modułów i infrastruktury sieciowej. Co ważniejsze, sieci komórkowe oferują globalny zasięg oraz wysoki poziom niezawodności, bezpieczeństwa i wydajności wymagany przez nawet najbardziej wymagające aplikacje IoT.

Wiele branż doświadcza korzyści płynących z wykorzystywania komórkowego IoT, w sektorach elektroniki użytkowej, motoryzacyjnym, kolejowym, górniczym, użyteczności publicznej, opieki zdrowotnej, rolnictwa, produkcji i transportu. Z 5G na rynku, prawie każda branża bada potencjał łączności komórkowej dla fundamentalnego przekształcenia przedsiębiorstw.

5G przynosi szereg korzyści dla IoT, nieosiągalnych w przypadku 4G lub innych technologii bezprzewodowych. Obejmują one zdolność 5G do obsługi wielu statycznych i mobilnych urządzeń IoT, o zróżnicowanych wymaganiach dotyczących prędkości, przepustowości i jakości usług. Wdrażane obecnie sieci 5G bazują na sieciach 4G, które wykorzystują zarówno technologie LTE for Machines (LTE-M), jak i NarrowBand-IoT (NB-IoT), przy czym 5G zapewnia funkcjonalność wymaganą do obsługi zarówno istniejących, jak i przyszłych przypadków użycia.

Motory wzrostu komórkowego IoT w technologii 5G

Rysunek 1: 5G oferuje więcej korzyści niż inne technologie bezprzewodowe

Zwiększona prędkość i zasięg: Każda generacja sieci bezprzewodowej przynosi znaczny wzrost prędkości, a korzyści płynące z przewidywanych prędkości 5G sięgających nawet 10 Gb/s stanowią nawet o 100-krotnym wzroście w porównaniu do 4G. Sieci komórkowe 5G zapewniają znacznie szerszy zasięg i obsługują znacznie większe urządzenia. Możliwość wdrożenia korporacyjnych sieci 5G umożliwia przedsiębiorstwom IoT podłączenie większej liczby urządzeń o większej niezawodności i szybkości na większym obszarze.

Łatwość i niski koszt wdrożenia: Niekomórkowe urządzenia IoT muszą być skonfigurowane dla konkretnej sieci, zanim będą mogły połączyć się ze światem (wybrać konkretną sieć Wi-Fi lub połączenie Bluetooth). Z drugiej strony urządzenia komórkowe muszą mieć tylko włożoną aktywną kartę SIM/eSIM i są gotowe do pracy. Dzięki temu można je łatwo skalować (w górę i w dół — w zależności od potrzeb) bez znaczących inwestycji w zasoby.

Zdalne zarządzanie: Zwiększony zasięg zapewniany przez sieć komórkową 5G oznacza, że istnieje możliwość zdalnego monitorowania łączności, konfigurowania urządzenia i zagwarantowania aktualizacji oprogramowania i oprogramowania sprzętowego.

Małe opóźnienia i wysoka niezawodność: Dzięki komórkowemu IoT w obrębie sieci 5G komunikacja służb ratowniczych może być bezpieczniejsza i bardziej niezawodna dzięki dostarczaniu danych w czasie rzeczywistym do centrów zarządzania. Latencja 5G jest szybsza niż przetwarzanie wizualne u ludzi, co umożliwia zdalne sterowanie urządzeniami w czasie zbliżonym do rzeczywistego.

Bezpieczeństwo z założenia: Sieci 5G dysponują wbudowanymi środkami bezpieczeństwa, aby chronić konsumentów. Łączność obejmuje protokoły takie jak bezpieczne uwierzytelnianie, ochrona sygnalizacji i szyfrowanie danych. Rozwiązania te pomagają wyeliminować problemy z bezpieczeństwem, które nękają konsumenckie urządzenia IoT, aby nie pojawiały się jako problemy w zastosowaniach przemysłowych.

Niskie zużycie energii: Standardy komórkowe IoT, takie jak NB-IoT, mają na celu maksymalizację żywotności baterii i zmniejszenie jej zużycia. Dzięki temu możliwe jest wdrażanie urządzeń w odległych miejscach przez długi czas, ponieważ żywotność baterii w niektórych przypadkach wydłuża się o dziesięć lat.

Operacje komórkowe IoT z 5G

Sieci komórkowe 5G przynoszą obietnicę gwarantowanej obsługi dużych urządzeń i nowych usług, na przykład: ulepszona mobilna łączność szerokopasmowa (eMBB), komunikację typu maszynowego (mMTC) dla dużych urządzeń oraz krytyczna komunikacja i operacje sieciowe. Rozwój 5G IoT będzie następował falami, przy czym aplikacje EMBB zyskają na popularności jako pierwsze. Niezawodna komunikacja o małym opóźnieniu (uRLLC) będzie jedną z najważniejszych zmian po pełnym wdrożeniu 5G.

Autonomiczne pojazdy są jednym z najbardziej oczekiwanych zastosowań 5G. Technologia motoryzacyjna rozwija się szybko, aby wspierać przyszłość pojazdów autonomicznych. Systemy komputerów pokładowych ewoluują w zakresie poziomów mocy obliczeniowej, które wcześniej widziane były tylko w centrach danych. Sieci 5G będą ogromnym ułatwieniem dla pojazdów autonomicznych (Rysunek 2), ze względu na radykalnie zmniejszone opóźnienia, ponieważ pojazdy będą mogły reagować 10–100 razy szybciej niż w przypadku obecnych sieci komórkowych.

Umożliwi to pojazdom niemal natychmiastowe automatyczne reagowanie na obiekty i zmiany zachodzące wokół nich. Pojazd musi wysyłać i odbierać wiadomości w ciągu milisekund, aby hamować lub zmienić kierunek jazdy w odpowiedzi na znaki drogowe, zagrożenia i ludzi przechodzących przez ulicę.

Rysunek 2: Tryby komunikacji 5G-V2X.

5G będzie miało charakter transformacyjny i pozwoli na wiele nowych zastosowań, które dziś nie są możliwe do zrealizowania, zwłaszcza na obszarach zurbanizowanych i w miastach. Przypadki użycia 5G nie będą ograniczone do konkretnego obszaru: konsumenci, przedsiębiorstwa, branże i miasta będą korzystać z jednego lub wielu wymiarów 5G. Jednak zamiast czekać na pełne rozwinięcie 5G, możemy budować przyszłość z technologią 4G LTE i zatwierdzać aplikacje i modele biznesowe. Następnie możemy je udoskonalać i rozszerzać, gdy 5G stanie się szerzej dostępne.

Chcesz dowiedzieć się więcej o technologii komórkowego IoT? Zapoznaj się z dokumentacją Rozwiązania łączności bezprzewodowej dla Internetu Rzeczy (IoT).