APPROFONDIMENTO

IoT Open Lab di TIM: apre le sue porte

IoT Open Lab di TIM:  apre le sue porte
 

Secondo le previsioni, nei prossimi anni si assisterà ad una rapida diffusione dei servizi M2M (Machine-to-Machine), in particolare per applicazioni negli ambiti di smart metering, trasporti, logistica con conseguente crescita in termini di traffico e di penetrazione di device (Figura A).

 

Figura A - Esempi di servizi di smart metering

Se da un lato le applicazioni M2M high end (ad esempio video sorveglianza, eHealth) non richiedono particolari ottimizzazioni dal punto di vista radio, alcune applicazioni come lo smart metering richiedono invece soluzioni specifiche.
Il 3GPP ha specificato in Release 13 (giugno 2016) la tecnologia Narrowband IoT (NB-IoT), un’ottimizzazione dell’accesso radio finalizzata all’applicazione della tecnologia LTE a reti di sensori. Esempi di use case sono la tele-lettura dei contatori del gas/acqua, verifica dell’illuminazione stradale (lampadina bruciata) e sensori di apertura porte. Queste applicazioni hanno in comune i seguenti requisiti: pochi messaggi al giorno e di piccole dimensioni, raggio di copertura elevato per poter raggiungere i contatori negli scantinati, durata delle batterie molto elevata (target 10 anni), numero di connessioni per cella dell’ordine di decine di migliaia e soprattutto costo del modulo TLC molto basso (<5$), in modo da poter essere integrati in sensori a basso costo.
Questi requisiti hanno imposto delle ottimizzazioni dal punto di vista radio, come la definizione di un segnale a banda stretta (200 kHz) e l’uso di tecniche di ripetizione (stesso messaggio ripetuto più volte a livello fisico), in modo da incrementare il rapporto segnale rumore (la potenza del segnale utile si somma in modo coerente, mentre il rumore no). Altre tecniche sono state introdotte per aumentare la durata delle batterie, come il fatto che il modulo si attiva solo quando deve trasmettere informazione e quando è prevista la ricezione di informazioni (come un upgrade del firmware). Queste ottimizzazioni hanno ovviamente comportato delle conseguenze in termini di prestazioni, come un bit rate di picco teorica di 64 kbps in uplink, una latenza dell’ordine di qualche secondo ed un limitato supporto della mobilità; tali limitazioni sono però in linea con i requisiti di servizio per cui la tecnologia è stata specificata.
Poiché si tratta di una tecnologia a banda stretta, è possibile dispiegarla in tre modalità distinte (Figura B):

  • “out of band”, per esempio spegnendo una portante GSM e sostituendola con una NB-IoT;
  • “guard band”, dove si utilizzano gli estremi dei canali LTE per inserirvi un canale NB-IoT;
  • “in band”, dove il segnale NB-IoT è utilizzato al posto di risorse radio altrimenti usate per LTE.
 

Figura B - Possibili dispiegamenti NB-IoT

La modalità da utilizzare dipende dalle scelte dell’Operatore e dalle specifiche implementazioni delle stazioni radio base fatte dai fornitori. In particolare, il 3GPP ha specificato l’uso di NB-IoT nelle bande 700 MHz (di interesse per il Brasile), 800 MHz e 900 MHz.
Il lavoro continua nell’ambito della Release 14 (marzo 2017). Il 3GPP sta inoltre specificando alcuni miglioramenti della tecnologia, quali: soluzioni per la localizzazione dei device (ad esempio, per permettere il tracking di spedizioni); tecniche multicast in downlink (per inviare messaggi ad un gruppo di device e/o per fare firmware upgrade); migliorare il supporto della mobilità; specificare classi di terminali con potenza limitata in trasmissione (per aumentare la durata delle batterie in buona copertura radio).

 

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