Ontwerpen van draadloze IoT-toepassingen voor de opkomende nieuwe netwerken – LTE en NB-IoT

Zoals altijd kijkt de telecomindustrie uit naar de volgende generatie technologie. We zien nu al dat de first-mover-bedrijven beginnen met het bouwen van IoT-oplossingen voor de LTE- en NB-IoT-netwerken, zegt Colin Newman, CEO van Antenova Ltd .

Deze netwerken bieden geweldige zakelijke kansen, maar bedrijven die IoT- of M2M-apparaten ontwerpen voor deze nieuwe normen, moeten mogelijk hun benadering van productontwerp wijzigen, afhankelijk van het netwerk waarmee ze willen werken.

4G- of LTE-netwerken beloven het internet sneller en toegankelijker te maken voor gebruikers met mobiele apparaten. LTE is ontworpen voor grote hoeveelheden gegevens en versnelt toepassingen die video of multimedia gebruiken. Het is ideaal voor CCTV-bewaking van externe locaties, nieuwe uitzendingen en videotoepassingen en mobiel gamen.

Aan de andere kant zullen de NB-IoT-netwerken aan heel verschillende behoeften voldoen. De NB-IoT-netwerkstandaard is gemaakt om goedkope verbindingen te bieden voor grote aantallen apparaten met eenvoudigere, kleinere gegevensvereisten, en voldoet aan heel verschillende vereisten - het heeft een groter linkbudget maar een kleine bandbreedte, dus het biedt een betere manier om te verzenden grote aantallen kleine, zeldzame berichten.

Het is veilig en zou voldoende betaalbaar moeten zijn om apparaten aan te sluiten die nog nooit eerder zijn aangesloten, en het grote voordeel is de mogelijkheid om op een enkele batterij te werken die wel tien jaar meegaat. NB-IoT is gebaseerd op LTE-netwerken, dus de infrastructuur is al aanwezig en we beginnen NB-IoT-pilots te zien in het VK en Europa, waar de netwerken nuttig zullen zijn voor slimme stadstoepassingen zoals slim parkeren, slim waterbeheer, sensoren, monitoring en tracking.

Elk draadloos apparaat is zo goed als de prestaties van zijn antenne. Als de antenne niet goed in het apparaat is geïntegreerd, zullen de prestaties eronder lijden, dus het bereiken van draadloze prestaties is altijd de eerste uitdaging, ongeacht het netwerk.

Het is de antenne die het netwerk raakt, dus het zal rond de antenne zijn dat de ontwerpbenadering mogelijk moet worden gewijzigd, en veel factoren in de omgeving kunnen de prestaties van een antenne beïnvloeden. Metaal kan reflecties veroorzaken en delen van het menselijk lichaam, zoals vingers, kunnen ertoe leiden dat een antenne ontstemt en de batterij leeg raakt.

Meerdere antennes kunnen een koppelingseffect hebben dat het uitgangsvermogen van een antenne kan verminderen, dus dit effect moet worden geminimaliseerd wanneer er meer dan één antenne in de buurt is. Dicht bij het menselijk lichaam zijn kan ook een antenne beïnvloeden, dus het is goed om tests uit te voeren met een fantoomhand of hoofd om te zien hoe goed de antenne op een persoon zal uitstralen. Beide soorten tests kunnen worden uitgevoerd in een echovrije kamer.

Met LTE en NB-IoT zijn er echter ook enkele nieuwe factoren waarmee u rekening moet houden.

LTE-antennes zijn waarschijnlijk het moeilijkst te integreren in apparaten. Met LTE verdeelt het netwerk de bandbreedte op een gedefinieerde manier aan elke gebruiker, dus het is van cruciaal belang dat elk apparaat voldoet aan de regels van het netwerk, en dit is strikt gereguleerd. Dit betekent dat het ontwerpen van een product voor LTE niet eenvoudig is.

Elk product dat op de LTE-netwerken zal werken, moet een gecertificeerd ontwerp en netwerkgoedkeuring hebben van de operators, en de voorschriften zijn zelfs strenger in Noord-Amerika. Naast het werk dat nodig is om een ​​ontwerp te perfectioneren, kunnen de kosten voor het verkrijgen van LTE-certificering hoog zijn, dus het is van cruciaal belang om de certificering bij de eerste poging te behalen.

Bij NB-IoT is een belangrijke overweging hoe de antenne zo te plaatsen dat de levensduur van de batterij niet afneemt, dus bij NB-IoT-netwerken is het belangrijk om er goed op te letten dat de antenne op de meest efficiënte manier kan stralen.

Nu de markt voor draadloze apparaten snel groeit, zijn we van mening dat ontwerpers veel meer expert zullen worden in het toevoegen van antennes aan hun ontwerpen. Ons bedrijf loopt voorop in het zo gemakkelijk en toegankelijk mogelijk maken van de integratie van antennes voor productontwerpers, en we bieden op onze website enkele gratis tools aan om hen hierbij te helpen.

Ze richten zich op de vroege stadia van het ontwerpproces, het selecteren van de meest geschikte antenne en het bepalen van de positie ten opzichte van de grootte en vorm van de PCB. Wanneer een ontwerp klaar is, kan Antenova ervoor zorgen dat het wordt getest en de essentiële netwerkcertificeringen behalen. Veel bedrijven hebben hun ontwerp al gebouwd wanneer ze contact met ons opnemen, maar ons advies is om altijd al aan het begin van het ontwerpproces de integratie van de antenne aan te pakken.

De auteur van deze blog is Colin Newman, CEO van Antenova Ltd