Het Internet of Things verbindt apparaten via het netwerk. De draadloze toegangsnetwerken die momenteel worden ontwikkeld en die zich in een volwassen stadium bevinden, kenmerken zich door een grote capaciteit en flexibiliteit, bieden hogere gegevensoverdrachtssnelheden en ondersteunen een breed scala aan toepassingen. Op dit moment kunnen GSM-modules worden gecombineerd met IoT-technologie om een mobiel IoT-systeem op te zetten dat in GSM-netwerken wordt ingezet. Van de ondersteunende technologieën voor het Internet of Things vormen mobiele netwerken op basis van communicatienetwerken een veelbelovende oplossing.
Mobiele netwerken vormen de basis voor veel van de dingen die we kennen en waarderen, en zorgen ervoor dat we overal verbinding kunnen maken waar we dat nodig hebben: in de bus, om contact te houden met vrienden, tijdens het winkelen, bij het bekijken van video’s en nog veel meer. Naast de persoonlijke voordelen die we allemaal kennen, spelen mobiele netwerken een cruciale en steeds grotere rol in tal van IoT-toepassingen.
In enkele eerdere artikelen heb ik andere connectiviteitstechnologieën besproken, waaronder wifi, Bluetooth en LPWAN. De reden dat er zoveel connectiviteitsopties zijn, is dat IoT-toepassingen heel verschillend kunnen zijn, waardoor de vereisten ook variëren.
Hoewel de connectiviteitstechnologie steeds beter wordt, is er uiteindelijk altijd een afweging tussen stroomverbruik, bereik en bandbreedte. In het verleden lag bij mobiele connectiviteit de nadruk op bereik en bandbreedte ten koste van het stroomverbruik, wat betekent dat er weliswaar grote hoeveelheden gegevens over lange afstanden kunnen worden verzonden, maar dat de batterij daardoor snel leegraakt. Dit is prima voor apparaten die zijn aangesloten op een stroombron of regelmatig kunnen worden opgeladen, zoals je telefoon, maar voor IoT-toepassingen waarbij sensoren en apparaten op afstand maanden of jaren op de batterij moeten meegaan, is dit niet haalbaar.
Maar dat is nog niet alles als het om mobiele netwerken gaat. Je hebt misschien wel eens termen als 2G, 3G en 4G gehoord, maar nieuwe mobiele technologieën zoals NB-IoT en LTE-M zijn specifiek gericht op IoT-toepassingen. Ook 5G zou wel eens gunstige en baanbrekende gevolgen kunnen hebben voor het IoT.
Hoe werken mobiele netwerken?
Wanneer we bellen, sms’jes versturen of op internet surfen via onze mobiele apparaten, sturen we draadloos signalen naar nabijgelegen zendmasten. Deze zendmasten ontvangen onze signalen en sturen ze ook weer naar ons terug. Mobiele zendmasten maken deel uit van een netwerk dat via bekabelde verbindingen is gekoppeld aan andere zendmasten en het internet, waardoor informatie over grotere afstanden kan worden verzonden dan een enkele zendmast kan bestrijken.
Net als alle draadloze communicatietechnologieën maken mobiele netwerken gebruik van elektromagnetische golven om informatie te verzenden. Net zoals je radio verschillende frequentiebanden heeft waarop je kunt afstemmen (als je bijvoorbeeld afstemt op 101,1, luister je naar de frequentie 101,1 MHz), heeft ook draadloze communicatietechnologie specifieke frequentiebanden waarop deze werkt.
Als alle draadloze communicatie op dezelfde frequentie zou plaatsvinden, zou er te veel ruis en storing zijn om helder te kunnen communiceren. Daarom regelt de FCC welke frequentiebanden door wie mogen worden gebruikt, en beschikken mobiele providers elk over specifieke frequentiebanden waarbinnen zij mogen opereren.
Maar zelfs met hun eigen toegewezen frequentiebanden moeten netwerkexploitanten nog steeds rekening houden met interferentie. Als twee basisstations van een provider dicht bij elkaar liggen en op dezelfde frequentie werken, kunnen hun signalen elkaar storen en problemen veroorzaken voor iedereen die in dat gebied gebruik wil maken van het netwerk.
De oplossing voor dit probleem is tevens het antwoord op de volgende vraag.
Waarom wordt het een “mobiel” netwerk genoemd?
Het wordt een mobiel netwerk genoemd omdat de netwerkexploitant het gebied in “cellen” verdeelt. Elke cel heeft een zendmast die op een andere frequentie werkt dan aangrenzende zendmasten. Als je bijvoorbeeld een zeshoekige opstelling gebruikt, betekent dit dat je slechts 7 verschillende frequenties nodig hebt om te garanderen dat dezelfde frequentie niet in aangrenzende cellen wordt gebruikt.
De oppervlakte van elk van deze eenheden hangt af van de gebruiksdichtheid. In steden kan de afstand tussen de afzonderlijke cellen slechts een halve mijl bedragen, terwijl die afstand op het platteland kan oplopen tot wel 5 mijl.
Wanneer gebruikers zich van cel naar cel verplaatsen, worden hun frequenties automatisch aangepast om over te schakelen naar de nieuwe zendmast (dit wordt een ‘handoff’ genoemd).
Achter de schermen gebeurt er van alles om een groot aantal gebruikers tegelijkertijd te kunnen bedienen die onderweg (d.w.z. “on the go”) gebruikmaken van hetzelfde netwerk, maar ik zal het op een algemeen niveau houden.
Wat betekent ‘generatie’?
Zelfs als al het bovenstaande nieuw voor je is, heb je vrijwel zeker wel eens termen als 3G of 4G gehoord. Deze verwijzen respectievelijk naar de derde en de vierde generatie.
Elke generatie bestaat uit een reeks normen en technologieën die zijn vastgesteld door een normalisatie-instantie, de ITU-R (ITU Radiocommunication Sector). De organisatie beheert het internationale radiofrequentiespectrum en de bijbehorende normen, wat bijdraagt aan een efficiënt gebruik van het spectrum. Zonder dergelijke instellingen en regels die bepalen wie welk spectrum mag gebruiken, zouden verschillende bedrijven en organisaties elkaar kunnen storen en zou het algehele serviceniveau kunnen dalen.
Er moet echter worden opgemerkt dat er, zelfs binnen dezelfde standaarden, nog steeds verschillende technologieën zullen bestaan. Zo is UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) bijvoorbeeld een 3G-technologie die voornamelijk in Europa, Japan en China wordt gebruikt, terwijl het CDMA2000-systeem in Noord-Amerika en Zuid-Korea wordt toegepast.
Wat zijn dan de verschillen tussen 1G, 2G, 3G en 4G?
Sinds de introductie van 1G-systemen in het begin van de jaren tachtig is er sindsdien ongeveer om de tien jaar een nieuwe generatie op de markt gebracht. Elke generatie brengt nieuwe frequentiebanden, hogere datasnelheden en nieuwe transmissietechnologieën met zich mee (die niet achterwaarts compatibel zijn).
Omdat elke generatie anders is, kan het zijn dat je telefoon geen 4G-dekking heeft, maar wel 3G (en dat je misschien geen dataverbinding hebt op internet, maar wel kunt bellen en sms’en). .
Verschillende providers hebben aangekondigd dat ze hun 2G-netwerken zullen uitschakelen om radiofrequenties vrij te maken voor andere doeleinden. Bij elk apparaat dat gebruikmaakt van een 2G-radio zal de radio moeten worden vervangen door een radio van de nieuwe generatie om te kunnen blijven functioneren.
Is mobiele connectiviteit een goede keuze voor het IoT?
Dit hangt allemaal af van uw specifieke gebruikssituatie. Zoals in de inleiding al werd vermeld, was mobiele telefonie in het verleden ongeschikt voor veel IoT-toepassingen omdat deze technologie veel stroom verbruikt en hoge kosten per eenheid met zich meebrengt. Mobiele connectiviteit is beperkt voor toepassingen die over een directe stroomvoorziening beschikken, grote hoeveelheden gegevens moeten verzenden, geen groot aantal apparaten omvatten en zich in dichtbevolkte gebieden bevinden.
overige
Onderdelen van het communicatiesysteem Het communicatiesysteem bestaat voornamelijk uit een netwerkbeheersysteem (NMS), een basisstationsysteem (BSS) en een netwerkschakelsysteem (NSS). Het netwerkbeheersysteem regelt voornamelijk het netwerk, het basisstationsysteem zorgt voornamelijk voor het beheer van draadloze zend- en ontvangstapparatuur en hulpbronnen, en het netwerkschakelsysteem zorgt voornamelijk voor de gegevensuitwisseling. 2. Opbouw van het GSM-netwerk Men kan stellen dat GSM ooit een toonaangevende communicatietechnologie was, die de harten van vele gebruikers over de hele wereld veroverde. Het was ooit de communicatietechnologie met het grootste aantal gebruikers ter wereld. Maar in de 21e eeuw, waarin de technologie zich razendsnel ontwikkelt, behoort het tot het verleden. Op dit moment biedt onze vierde generatie mobiele communicatie vele voordelen, waaronder extreem hoge datadoorvoersnelheden, en de toekomstige 5G-communicatie zal ook voordelen bieden zoals grote capaciteit, hoge snelheid en lage latentie. Het kan worden beschouwd als de meest verwachte en populaire technologie.
Trefwoorden in dit artikel: 4G DTU
