Cellular Internet of Things (IoT)

In ambito 3GPP TSG GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network) è in corso uno studio di fattibilità per il supporto di un sistema cellulare per IoT a bassissima complessità e bassissimo throughput.
Le applicazioni a cui si rivolge lo studio comprendono (pur non limitandosi a quelle elencate):

  • lo smart metering (p.es. contatori del gas, dell’acqua e dell’energia elettrica);
  • rivelatori di condizioni atmosferiche;
  • rivelatori di fumo e di incendio;
  • rivelatori di interruzione dell’alimentazione elettrica;
  • rivelatori di manomissione ed intrusione.

Alla luce delle applicazioni suddette, i principali obiettivi che si prefigge lo studio sono:

  • una complessità (e di conseguenza un costo) estremamente ridotta dei device rispetto alla complessità dei device GPRS only di Release 97 (per competere con le soluzioni proprietarie che sono già disponibili sul mercato, ma che richiedono al contempo il dispiegamento di reti dedicate su bande non licenziate);
  • un’estensione della copertura radio di 20 dB rispetto a quella ottenibile con una rete legacy GSM/EDGE (per tenere conto della possibile dislocazione dei device in zone scarsamente coperte, come sotterranei, cantine di edifici, e della protezione degli stessi device all’interno di contenitori metallici);
  • una durata delle batterie di almeno 10 anni, anche in presenza di estensione della copertura sino a 20 dB (per tenere conto della difficoltà intrinseca della sostituzione delle batterie in device dislocati in zone non raggiungibili agevolmente, per cui la durata delle batterie coincide di fatto con il tempo di vita degli stessi device);
  • un throughput estremamente ridotto, dell’ordine di alcune centinaia di bit/s (per tenere conto del tipo di applicazioni precedentemente richiamate, che comportano un ridottissimo trasferimento di dati, quantificabile in poche centinaia di byte al giorno).

Lo studio prevede due filoni che vengono portati avanti in parallelo, a seconda del tipo di approccio seguito:

  • il primo, basato su un’evoluzione della rete GSM/EDGE, prevede di utilizzare la rete legacy con aggiornamenti SW sui nodi della rete di accesso radio e con l’impiego della core network esistente, ovvero con l’utilizzo dell’interfaccia Gb tra il BSS (Base Station Sub-system) e l’SGSN (Serving GPRS Support Node);
  • il secondo, basato sul cosiddetto ‘clean-slate approach’, prevede di definire una nuova RAT (Radio Access Technology), resa anch’essa disponibile come aggiornamento SW sui nodi MSR BS (Multi-Standard Radio Base Station), con l’impiego di una core network che è ancora oggetto di discussione e che prevede di scegliere tra quella GSM/EDGE (con interfaccia Gb) e quella LTE (con interfaccia S1 tra eNB e MME/SGW).

I sostenitori del  primo approccio sono Ericsson (con la proposta EC-GSM, Extended Coverage GSM) e Nokia Networks (con la proposta N-GSM, Narrow Band GSM).
Il fautore principale del secondo approccio è Huawei (con la proposta NB-M2M, Narrow Band M2M), affiancata da Qualcomm (con la proposta NB-OFDMA), a cui si aggiungono al momento due soluzioni proprietarie: Sigfox (con la proposta C-UNB, Cooperative Ultra Narrow Band) e Semtech (con la proposta C-NB CSS, Combined Narrow Band and Chirp Spread Spectrum). Recentemente Huawei e Qualcomm hanno deciso di procedere con una soluzione convergente delle loro proposte.
Alla conclusione dello studio di fattibilità delle proposte esaminate, prevista per agosto 2015, seguirà la fase di specifica vera e propria, presumibilmente sia di una soluzione basata sull’evoluzione della rete GSM/EDGE, sia di una soluzione basata sul ‘clean-slate approach’.
Dal momento che il ‘clean-slate approach’ prevede la definizione di una nuova RAT (e come tale non di competenza del 3GPP TSG GERAN), la fase normativa avverrà in ambito 3GPP TSG RAN, presumibilmente a partire da settembre 2015, al fine di arrivare alla conclusione del lavoro di specifica auspicabilmente nell’ambito della Rel-13, e pertanto entro marzo 2016.

 

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