Het IoT verbinden – de smalbandkans

De lancering van de iPhone in 2007 verraste mobiele operators volledig - ze waren gewoon niet voorbereid op de enorme toename van het mobiele datagebruik dat door de apparaten wordt gegenereerd, zegt Dr. Stamatis Georgoulis, productdirecteur, Cobham Wireless .

Het kostte hen jaren om de netwerkinfrastructuur te ontwikkelen die de datadiensten van smartphones efficiënt kon ondersteunen. Tien jaar vooruitspoelen en mobiele operators proberen opnieuw hetzelfde lot te ontlopen als ze zich voorbereiden op de volgende grote verstoring in de industrie:het internet der dingen (IoT).

Gartner schat dat er in 2020 20,4 miljard verbonden apparaten zullen zijn - dat is het equivalent van ongeveer drie apparaten voor elke persoon op aarde vandaag. Deze apparaten hebben allemaal mobiele connectiviteit nodig, en veel ervan zijn verbonden via het draadloze netwerk van een mobiele operator. Dit is een ontmoedigend vooruitzicht voor operators, die nu al te maken hebben met een capaciteitstekort in hun netwerken, met name in de bebouwde kom.

Operators zijn zich er echter ook van bewust dat er een enorme kans is om nieuwe inkomsten te genereren door IoT-apparaten en -systemen op hun netwerken aan te sluiten. Er is ook een rol voor hen weggelegd bij het leveren van nieuwe diensten en applicaties om het groeiende ecosysteem te ondersteunen. Deze maand Vodafone kondigde de lancering aan van zijn eerste Internet of Things-hardware, waaronder een autodongle en 4G-beveiligingscamera. Zoals Vodafone heeft aangetoond, bevinden operators zich in een unieke positie om niet alleen de connectiviteit te bieden, maar ook de technologie en interface voor de eindgebruiker.

Om te profiteren van de IoT-mogelijkheden zijn nieuwe connectiviteitsstandaarden nodig, in de eerste plaats om ervoor te zorgen dat mobiele data efficiënt wordt gebruikt, om een ​​capaciteitsschaarste te voorkomen die tot stilstand van hun netwerken zou kunnen leiden. Deze nieuwe systemen moeten niet alleen worden ontwikkeld, maar ook worden getest en gevalideerd om commerciële betrouwbaarheid te garanderen. Operators over de hele wereld wegen nu de opties af hoe ze hun netwerkinfrastructuur het beste kunnen ontwikkelen om de overvloed aan nieuwe apparaten die het ecosysteem binnenkomen efficiënt te verbinden.

De opties voor het verbinden van het IoT

Low power wide area network (LPWAN) is de sleutel tot het verbinden van het IoT. Het is ontworpen met apparaten van eindgebruikers in het achterhoofd en ondersteunt een laag batterijverbruik, waardoor kleine apparaten hypothetisch in staat zouden kunnen worden gesteld om tien jaar van stroom te blijven op een enkele lading. De radiostandaard kan ook goedkope chipsets aansluiten, waardoor apparaten en systemen betaalbaarder worden. De eerste keuze die operators hebben als het gaat om LPWAN-technologie, is of ze hun inspanningen willen richten op connectiviteit via het spectrum zonder of met licentie.

LoRa (ontwikkeld door Semtech , en ondersteund door een branchealliantie) en SigFox (ondersteund door een Frans bedrijf met dezelfde naam), gebruiken beide spectrum zonder licentie. Deze technologieën vereisen een nieuwe netwerkinfrastructuur om te kunnen functioneren, die verschilt van de huidige mobiele technologie.

Dit betekent dat als een operator de technologie integreert in zijn basisstations, hij veel minder controle over het radioverkeer heeft dan bij traditionele cellulaire radiotechnologie, omdat ze niet in hetzelfde deel van het radiospectrum opereren. LoRa en SigFox zijn echter ideaal voor geïsoleerde netwerktoepassingen vanwege de kosten van de radiomodules. Als zodanig kan de technologie toepassingen hebben in slimme ondernemingen of campussen, wat een toegankelijk en kosteneffectief alternatief biedt voor het updaten van een traditioneel mobiel netwerk.

Het meest langverwachte nieuwe protocol om IoT-services en apparaten mogelijk te maken, is echter NarrowBand-IoT (NB-IoT), dat connectiviteit kan bieden voor de meest uiteenlopende gebruiksscenario's. NB-IoT is gestandaardiseerd door 3GPP en werkt in het gelicentieerde spectrum en is direct compatibel met de bestaande LTE-netwerken van operators. Het vereist alleen software-upgrades op bestaande basisstationsites om het in te schakelen. Het kan vervolgens eenvoudig worden geschaald, in lijn met de groei van de mobiele netwerken van operators in bijna elke omgeving.

De kanaalbandbreedte van NB-IoT is slechts 200KHz (180KHz, plus bewakingsbanden). Dit maakt het geschikt voor kanaalhervorming; het kan 'in-band' worden ingezet naast spectrum dat wordt bewaakt door een operator voor LTE. Hierdoor kunnen de NB-IoT/LTE-netwerken van operators een groot aantal IoT-apparaten accommoderen zonder de prestaties van reguliere mobiele apparaten die op het netwerk zijn aangesloten in gevaar te brengen.

Gezien deze voordelen stelt een groot aantal operators de technologie nu centraal in hun IoT-strategieën. Deutsche Telekom heeft een commercieel NB-IoT-netwerk gelanceerd in Duitsland, Ierland en Spanje; Vodafone heeft netwerken gelanceerd in Australië en Griekenland, en er zijn nog meer lanceringen gepland over de hele wereld; en TIM heeft een grootschalig netwerk gelanceerd in heel Italië, om er maar een paar te noemen. De ondersteuning van operators helpt fabrikanten en andere partijen te motiveren om te investeren in apparaten en applicaties die door NB-IoT kunnen worden ondersteund. Samsung , heeft bijvoorbeeld onlangs een IoT-volgapparaat gelanceerd dat gebruikmaakt van NB-IoT-technologie.

NB-IoT kan in veel gevallen winnen van SigFox en LoRa, maar er is een vierde standaard die blijft:CAT-M (of LTE-M). Net als bij de vorige standaard, maakt CAT-M gebruik van gelicentieerd spectrum en kan het worden ondersteund door bestaande infrastructuur. Het werkt hand in hand met NB-IoT, in plaats van een of/of-situatie.

Deze standaard maakt hogere datasnelheden mogelijk en ondersteunt dus verschillende apparaten en toepassingen dan NB-IoT, wat betekent dat operators beide standaarden parallel zullen testen en implementeren. CAT-M kan grote hoeveelheden gegevens verzenden en met een maximale gegevenssnelheid van ongeveer 100 KBps zal het worden gebruikt voor toepassingen die smart city-toepassingen en slimme energiesystemen voor thuis kunnen omvatten.

Validatie van de IoT-netwerken van de toekomst

De prioriteit voor operators van vandaag is ervoor te zorgen dat hun netwerken nieuwe draadloze technologieën kunnen ondersteunen, zoals NB-IoT en CAT-M, evenals de miljoenen nieuwe apparaten die in toenemende mate verbinding zullen maken met hun netwerken. Er is nu technologie beschikbaar die miljoenen apparaten op het netwerk van een operator kan emuleren in een laboratoriumomgeving, zodat de infrastructuur klaar is voor commercieel gebruik.

Van het kernnetwerk tot de basisstations moeten operators een universeel beeld hebben van hoe hun netwerken zullen omgaan met de eisen van het IoT. Dit zal de ontwikkeling en implementatie van nieuwe IoT-connectiviteitsstandaarden in het telecomecosysteem helpen versnellen, waardoor een betere klantervaring wordt geboden en nieuwe inkomstengenererende kansen ontstaan.

De auteur van deze blog is Dr. Stamatis Georgoulis, productdirecteur bij Cobham Wireless