Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska LPWAN Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

LPWAN – ang. Low Power, Wide Area Networks Sieci dla Internetu Przedmiotów Duży zasięg – w części radiowej powyżej kilku kilometrów, transmisja jednoskokowa Mała prędkość transmisji danych, mniej niż 5kb/s; ładunek często tylko 20-256 bajtów w pakiecie i w wielu przypadkach ograniczenia dobowe transmisji Niski pobór mocy – komplet baterii powinien wystarczyć na więcej niż 5 lat, często > 10 lat 5-2017 Zygmunt Kubiak

LPWAN 5-2017 Zygmunt Kubiak

Użytkownik sieci musi pewne rozwiązanie kompromisowe LPWAN Z podstawowych praw fizyki wynikają ścisłe związki miedzy zasięgiem transmisji, szybkością transmisji danych i mocą transmisji Większy zasięg można osiągnąć przez zmniejszenie szybkości transmisji danych lub zwiększenie mocy transmisji Z drugiej strony, wyższa szybkość transmisji danych oznacza krótszy zasięg przy tej samej mocy nadawania Użytkownik sieci musi pewne rozwiązanie kompromisowe 5-2017 Zygmunt Kubiak

Miejsce technologii LPWAN 5-2017 Zygmunt Kubiak

Miejsce technologii LPWAN Koncepcja UNB (ang. Ultra Narrow Band) wykorzystuje fakt, że wraz ze zmniejszeniem pasma spada również ilość szumu, który dociera do odbiornika i w rezultacie oznacza większy zasięg przy niskiej mocy transmisji Bardzo wąski kanał oznacza jednocześnie bardzo małą przepustowość – bardzo małą szybkość transmisji danych Transmisja jednokierunkowa 5-2017 Zygmunt Kubiak

Miejsce technologii LPWAN Koncepcja NB (ang. Narrow Band) stanowi pewne kompromisowe rozwiązanie z punktu widzenia szybkości transmisji danych, ilości transmitowanych danych Wąski kanał o szerokości około 12,5 kHz oferuje optymalną przepustowość jednocześnie małą przepustowość Kanał zwrotny oznacza poprawę jakości transmisji 5-2017 Zygmunt Kubiak

Miejsce technologii LPWAN Koncepcja widma rozproszonego (ang. Spread Spectrum) oznacza przyjęcie szerokiego kanału np. 500 kHz a w niektórych rozwiązaniach – ponad 1 MHz Pozwala na uzyskanie dużych prędkości transmisji 5-2017 Zygmunt Kubiak

Klasyfikacja rozwiązań LPWAN Sieci pracujące w pasmach nielicencjonowanych (już wdrożone): LoRaWAN, SigFox, OnRamp wireless, Weightless –N i –P itd. Spełniają cztery cechy sieci LPWAN: daleki zasięg, niska szybkość transmisji danych, bardzo niski pobór mocy i bardzo niski koszt 5-2017 Zygmunt Kubiak

Klasyfikacja rozwiązań LPWAN Ewolucja sieci licencjonowanych 3GPP Ewolucja LTE MTC (komunikacja typu maszynowego) – oparta na modyfikacji LTE do obsługi MTC Pierwsza wersja 3GPP Rel 8 na podstawie CAT 1 – nie spełnia wymogów IoT (bateria/koszt/zakres) Nowe rozwiązanie R12 z CAT 0 i obecnie ulepszona (eMTC), rozwijana do wersji R13 – spełniają wymagania LPWAN (CAT M) NB-CIoT i NB-LTE (będzie rozwijana do NB-IoT) na ostatnim spotkaniu 3GPP RAN i mają wydane jako 3GPP Rel 13 Ewolucja GSM: uaktualnienie GSM z wykorzystaniem jednej fali nośnej dla IoT a zwiększenie zasięgu (EC-GSM) przy pomocy protokołu 3GPP Rel 13 5-2017 Zygmunt Kubiak

Miejsce technologii LPWAN https://www.slideshare.net/PeterREgli/lpwan 5-2017 Zygmunt Kubiak

Charakterystyka LPWAN https://www.slideshare.net/PeterREgli/lpwan 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dlaczego < 1 GHz ? LPWAN Zasięg Sub-1 GHz do20 km z baterią typu CR2032 ZigBee i Bluetooth LE do ok. 400 m Wi-Fi do ok. 100m Np. łączność, monitorowanie i sterowanie domu jego okolic 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dlaczego < 1 GHz ? LPWAN Ultra-niska moc pobierana przez węzeł – bateria w formacie monety (np. CR2032) powinna wystarczyć na ponad 10 lat pracy węzła Np. informacje cenowe o setkach towarów – możliwość szybkiego zarządzania przepływem danych 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dlaczego < 1 GHz ? LPWAN Bezpieczne połączenie, dobrej jakości Np. dla gęsto zaludnionych ośrodków miejskich można uzyskać bezpieczne, dobrej jakości połączenie wykorzystując metody przeskoków częstotliwości oraz szyfrowanie AES 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dlaczego < 1 GHz ? LPWAN Daleki zasięg dla pojedynczego skoku Np. połączenia dalekiego zasięgu umożliwiają monitorowanie ruchu zwierząt, wzrostu upraw, pogody, stanu wód itp.. 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dlaczego < 1 GHz ? LPWAN Metoda przeskoków częstotliwości Adresowana wymiana danych – czas pozostawania w każdym kanale (ang. dwell time) może być konfigurowany, np. 15 ms do 250 ms (TI 15.4-Stack) 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dlaczego < 1 GHz ? LPWAN Metoda przeskoków częstotliwości Transmisja rozgłoszeniowa – czas oczekiwania (ang. dwell time), każdy przeskok realizowany jest z cyklem rozgłoszeniowym (ang. Broadcast Interval) według scenariusza pracy koordynatora 5-2017 Zygmunt Kubiak

Podsumowanie sieci LPWAN opartych na ISM Me 5-2017 Zygmunt Kubiak

Rozwiązania wdrażane przez dostawców komórkowych LPWAN Rozwiązania wdrażane przez dostawców komórkowych Me 5-2017 Zygmunt Kubiak

Dziękuję Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Zygmunt Kubiak 5-2017

Clean-Slate Zygmunt Kubiak 5-2017

© Analysys Mason Limited 2014 Zygmunt Kubiak 5-2017