Evoluția pe termen lung a Internetului Lucrurilor

7 IULIE 2017

Tehnologia LTE (evoluție pe termen lung) se dezvoltă răspunzând la necesitățile unei lumi din ce în ce mai conectate, iar peisajul celular ce o înconjoară crește în complexitate. Diferite țări și operatori au adoptat diferite tehnologii și benzi, în eforturile lor de a aduce LTE către IoT, rezultând o fragmentare semnificativă a pieței. Aceste sciziuni și complexități vor solicita ca realizatorii de produse să aibă abordări strategice pentru a-și asigura viitorul produselor lor IoT. Unele dintre aceste strategii includ utilizarea de module eSIM, multi-bandă compatibile la nivel de pini, precum și platforme MVNO/IoT.

Deși despre Internetul Lucrurilor s-au primit numeroase știri în ultima vreme, adăugarea de conectivitate echipamentelor nu este ceva nou.
Operatorii de rețea au oferit de mulți ani module de conectivitate GSM, iar conectivitatea celulară a stabilit recorduri pe o gamă largă de aplicații. Ceea ce face ca Internetul Lucrurilor să fie revoluționar nu este conectivitatea dispozitivului în sine, ci răspândirea sa pe scară largă. În același fel, LTE urmărește să revoluționeze IoT nu în esență, ci în scară. Consumul energetic redus, lățimea mică de bandă și costul redus al LTE vor permite aplicații IoT care odinioară nu erau posibile sau nu erau economic viabile. Cu un număr de dispozitive conectate la internet proiectat undeva la peste 50 de miliarde în 2020[1], LTE este posibil să devină o tehnologie definitorie în Internetul Lucrurilor.
Însă pentru creatorii de produse ce implementează la ora actuală soluții bazate pe vechile rețele, saltul către LTE implică atât oportunitate, cât și risc. În cursa de implementare (și definire) a viitorului LTE, țările, operatorii și producătorii de hardware au adoptat o varietate de tehnologii celulare și benzi de transmisie. Ca rezultat, mediul LTE a crescut fragmentat și complex.
În ciuda acestor provocări, tranziția către LTE pare să fie inevitabilă. Prin urmare, sarcina a căzut în cea mai mare măsură pe creatorii de produse, care trebuie să aibă abordări strategice și flexibile pentru a asigura viitorul produselor lor IoT.

Viitorul celular
Trimiterea datelor fără fir este fundamentală pentru aplicațiile IoT. Acest lucru datează încă de la primele module celulare 2G ce au fost adăugate pentru a ajuta la reducerea costurilor de service. Datele recepționate pot include elemente precum nivele de stoc (în mașini de vânzare), dovada falsificării (în cabinele de plăți) sau ore de utilizare (în echipamentele de producție). Datele pot de asemenea include funcții simple precum pornirea sau scoaterea din funcțiune a unui dispozitiv, alertarea unui operator asupra unei probleme de funcționare sau furnizarea de actualizări.
Deoarece dezvoltarea rețelelor LTE continuă, vor deveni posibile noi domenii de aplicații. Aplicații cu solicitări variate de date, precum video, audio și control telemetrie vor conduce la mai multe conexiuni sigure, flexibile și eficiente energetic.
Astăzi, multe dispozitive IoT sunt implementate în locuri ce necesită comandă de la distanță, iar pentru operare necesită alimentare de la baterii. Aceste aplicații distribuite necesită cipseturi și module mult mai eficiente energetic, dar cerințele de bandă sunt relativ modeste. Aici, de asemenea, LTE deține cheia către conectivitate.
La ora actuală, LTE este poziționată pentru a suporta aplicații IoT prin “blocuri de resurse” dedicate pentru trafic IoT de lățime de bandă joasă, prin ceea ce se numesc “Categorii”. Cel mai notabil, IoT va implica LTE Categoria M1 pentru comu­nicații tip mașină (cunoscut ca LTE-MTC, LTE-M sau LTE Cat M1), precum și NB-LTE-M și NB-IoT (NB provine de la Narrowband – bandă îngustă).
Categoriile ce țintesc traficul IoT necesită cipseturi semnificativ mai puțin complexe, ceea ce însemnă două lucruri — putere de operare mai redusă (permițând noduri de putere ultra-redusă, precum senzori inteligenți și actuatori) și costuri mai mici (permițând o gamă de aplicații mai largă și mai diversă). O parte din modalitatea de obținere a acestui obiectiv este utilizarea de lățimi de bandă mai joase (în termeni de 3G), ceea ce le face și mai bine potrivite pentru aplicații IoT, în care schimbul de date este limitat.

Fragmentarea în mediul celular
Creatorii de produse care au început cu conectivi­tatea celulară trebuie să facă față unor obstacole formidabile. Mediul celular, ce a fost simplificat istoric prin acordurile de roaming și seturi fixe de benzi de suport, se estimează să devină mult mai complicat cu LTE. Creatorii de produse vor trebui să se lupte cu retragerea planificată (dar nu întotdeauna făcută public) a rețelelor existente 2G/3G, precum și cu fragmentarea internațională a standardelor LTE și a benzilor. Mulți dintre operatori, dar nu toți, au anunțat deja planurile de a retrage rețelele 2G în timp de un deceniu. Și odată cu investirea a mai mult capital către LTE, viitorul rețelelor 3G intră de asemenea în discuție.
În același timp, operatorii trebuie să facă față propriilor provocări legate de păstrarea clienților. Asigurarea de suport clienților în trecerea către LTE va implica înțelegerea relației complexe dintre vânzătorii de cipseturi, producătorii de module și operatori.
Mediul celular a fost întotdeauna subiect de variații regionale (și complicat de acestea); iar acest lucru este puțin probabil să se schimbe prin LTE. În trecut, creatorii de produse au fost capabili să se bazeze pe înțelegerile de roaming pentru compatibilitate internațională. Odată cu avansul LTE, fragmentarea în benzile utilizate de diferiți operatori va face aceste înțelegeri imposibile. Unii văd acest lucru ca un semn cum că realizatorii de produse trebuie să devină proprii operatori de rețele mobile virtuale (MVNO) și să stabilească înțelegeri directe cu ope­ratorii purtători. Departe de alimentarea inovației, aceste probleme se pot dovedi a fi descurajante sau pot apărea blocaje în calea intrării pe piață. Fiecare înțelegere poate lua multe luni de negocieri și poate fi subiectul unor termeni proprii pentru servicii, preț și volume de date. Revânzarea ca serviciu va prezenta provocări suplimentare pentru produ­că­torii ce activează ca MVNO.
Unele companii întreprinzătoare se adresează acestei probleme în curs de dezvoltare, prin crearea de platforme IoT care să ia povara conec­tivității de pe umerii creatorilor de produse. Aceste platforme și-au propus să combine avantajele MVNO cu inventivitatea furnizorilor de servicii bazate pe cloud.

Complexitatea internațională a produselor
În domeniul comunicațiilor celulare, nu există niciodată numai un singur standard universal. Acest lucru a dat de-a lungul anilor nume­roase dureri de cap creatorilor de produse, dar în cazul LTE pentru IoT, lipsa unui standard de aur poate fi justificată. Aceasta pentru că nici LTE-M, nici NB-IoT nu pot fi suportate fără probleme. Migrarea va necesita o actualizare de software la turnurile celulare existente, în vreme ce sistemele recente vor necesita atât actualizări de software cât și noi dispozitive hardware radio. Aceste reali­tăți vor servi numai la divizarea operatorilor după granițe geografice și tehnologice. În SUA, Canada și Mexic, de exemplu, LTE-M1 a devenit normă. În același timp, în Europa, China și Asia de Sud-Est, NB-IoT este favorit. Pentru creatorii de produse ce doresc să vândă pe multiple piețe, aceste incon­sistențe vor necesita producția fie a două game de produse, fie a unei singure game care să suporte ambele categorii. În orice caz, producătorii vor avea un cost suplimentar.

Apariția eSim
O altă inovație care se așteaptă să aibă impact asupra MVNO, este embedded SIM (eSIM). Pur și simplu, un eSIM permite hardware-ului să fie neutru din punct de vedere al operatorului, permițând hardware-ului să fie schimbat în teren sau stabilit după vânzare. În industrie, se crede că eSIM va ajuta la coopera­rea dintre MVNO și de aici la îmbu­nătățirea eficienței lanțului de furnizare.
eSIM se așteaptă să fie integrat în dispozitivele LTE-IoT, deoarece vor permite produselor să fie livrate cu SIM-uri ‘goale’ ce pot fi apoi activate în țara de destinație. Va fi astfel mai simplu pentru creatorii de produse să dezvolte și să ofere noi produse pentru diferite segmente de piață.

Realitatea LTE
Tipurile de aplicații ce sunt țintă la ora actuală pentru dezvoltatorii LTE-M și NB-IoT sunt bazate pe senzori și actuatori; dispozitive care vor necesita lățimi de bandă joase și factori de umplere potențial reduși. Acest lucru a condus la răspândirea unei concepții greșite cum că senzorii inteligenți și actuatorii vor fi capabili să opereze mulți ani cu o singură celulă. În realitate, longevitatea senzorilor și actuatorilor inteligenți cu comandă de la distanță va depinde de cerințele utilizării specifice. Vedeți info-graficul alăturat pentru cazuri de utilizare tipică.

Gestionarea riscurilor și avantajelor
Producătorii de cipseturi și module lucrează acum îndeaproape cu furnizorii de platforme pentru a valorifica potențialul LTE pentru IoT. În ciuda complexității asociate cu LTE, gândirea directă asupra proiectului produsului și a selecției pachetelor, pot micșora riscurile asociate cu dezvoltarea produsului și pot crește ROI. Pentru a fi realizate produse IoT de viitor, creatorii trebuie să ia în considerare soluții, eSIM și platforme de date/MVNO. Înțelegerea limitărilor hardware este critică. De exemplu, un modem de mod dual poate părea cea mai bună opțiune pentru acoperire globală a unei singure game de produse, dar este foarte probabil că adaugă un cost important care nu este necesar. O abordare mai bună ar putea fi adoptarea unui modul care să ofere compatibilitate de amprentă/pini și software pentru toate variantele. În acest fel, un singur design de produs poate fi utilizat pe o varietate de piețe prin simpla schimbare a modulelor.
Pentru a rezolva problemele legate de costuri și provocările asociate cu înțelegerile de roaming, unii producători trec acum către o nouă alternativă – platforme terțe IoT/MVNO. Acestea simplifică implementarea produselor prin eliminarea necesității de a negocia înțelegeri între operatori pe o piață globală cu complexitate în creștere. Platformele IoT/MVNO construite pe hardware dedicat se dovedesc a fi mijloace de neprețuit pentru ca realizatorii de produse să scoată produsele pe piață și să le scaleze cu ușurință. Aceste platforme oferă infrastructura necesară pentru a transmite, gestiona și proteja date pe tot traseul dintre dispozitiv și cloud.

Concluzii
Există o lungă istorie a utilizării modulelor celulare la adăugarea de conectivitate dispozitivelor. În trecut însă, limitările tehnolo­gice și economice au făcut ca răspândirea largă a aplicațiilor de conectivitate celulară să fie nefezabilă. Tehnologia LTE – datorită costului mic, a lățimii de bandă și a consumului energetic redus – rămâne să îndepărteze aceste bariere și să facă posibilă o multitudine de aplicații IoT noi și inovative.
Totuși, drumul către această nouă realitate nu este lipsit de provocări. Fragmentarea pieței cauzată de adoptarea globală a multor tehnologii și benzi de transmisie diferite a complicat deja semnificativ tranziția către LTE. Odată cu progresele tehnologice, este posibilă apariția de nou și neprevăzute provocări. De exemplu, o incompatibilitate cheie între Radio System Software creat de Huawei și Ericsson a amenințat deja viitorul NB-IoT – tehnologia ce a fost aleasă de ope­ratorii europeni pentru IoT[2].
În acest mediu, soluții precum eSIMs, module celulare compatibile software și ca amprentă la nivel de pini, precum și platforme IoT/ MVNO caută să furnizeze flexibilitatea de a oferi flexibilitate în fața incertitudinii.

Autori:

Patty Felts, Product Manager Cellular, u-blox

Will Hart, GM of Developer Tools, Particle, u-blox

Surse:
[1] www.cisco.com/c/dam/en_us/about/ac79/docs/innov/IoT_IBSG_0411FINAL.pdf
[2] www.lightreading.com/iot/nb-iot/ericsson-huawei-incompatibility-threatens-nb-iot–sources/d/d-id/732345

 

 

u-blox   |    www.u-blox.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *