Интернет вещей объединяет вещи через сеть. Разработанные и развитые в настоящее время сети беспроводного доступа обладают такими характеристиками, как большая емкость и гибкость, могут обеспечивать более высокую скорость передачи данных и поддерживать широкий спектр приложений. В настоящее время модули GSM могут быть объединены с технологией IoT для создания сотовой системы IoT, развернутой в сетях GSM. Среди вспомогательных технологий Интернета вещей сотовые сети, основанные на сетях связи, являются более перспективным решением.
Сотовые сети обеспечивают работу многих вещей, которые мы знаем и любим, позволяя нам подключаться везде, где это необходимо: в автобусе, при общении с друзьями, при совершении покупок, при просмотре видео и т. д. Помимо привычных нам личных преимуществ, сотовые сети играют важную и растущую роль во многих приложениях IoT.
В некоторых прошлых статьях я рассказывал о других технологиях подключения, включая WiFi, Bluetooth и LPWAN. Причина, по которой у нас так много вариантов подключения, заключается в том, что приложения IoT могут быть самыми разными, а значит, и требования к ним будут отличаться.
Хотя технологии подключения продолжают совершенствоваться, в конечном итоге всегда приходится искать компромисс между энергопотреблением, радиусом действия и пропускной способностью. В прошлом сотовая связь была ориентирована на дальность и пропускную способность в ущерб энергопотреблению, то есть она может передавать большие объемы данных на большие расстояния, но быстро разряжать аккумулятор. Это отлично подходит для устройств, которые подключены к источнику питания или могут часто заряжаться, как, например, ваш телефон, но для приложений IoT, в которых удаленные датчики и устройства должны работать от батареи месяцами или годами, это невозможно.
Но это еще не все, когда речь идет о сотовых сетях. Возможно, вы слышали такие названия, как 2G, 3G и 4G, но новые технологии сотовой связи, такие как NB-IoT и LTE-M, специально нацелены на приложения IoT. Технология 5G также может оказаться полезной и преобразующей для IoT.
Как работают сотовые сети?
Когда мы совершаем звонки, отправляем текстовые сообщения или выходим в Интернет с мобильных устройств, мы посылаем сигналы по беспроводной связи на близлежащие вышки сотовой связи. Эти вышки принимают наши сигналы и передают их обратно. Вышки сотовой связи - это часть вышки, которая имеет проводное соединение с другими вышками и Интернетом, что помогает доставлять информацию на большие расстояния, чем может покрыть одна вышка сотовой связи.
Как и все технологии беспроводной связи, сотовые сети используют электромагнитные волны для передачи информации. Как и у радиоприемника есть различные частотные диапазоны, на которые он может настроиться (например, настройка на 101,1 означает, что вы слушаете частоту 101,1 МГц), у технологии беспроводной связи тоже есть определенные частотные диапазоны, в которых она работает.
Если бы все беспроводные коммуникации пытались использовать одну и ту же частоту, то для четкой связи было бы слишком много шума и помех. Поэтому FCC регулирует, какие частотные диапазоны могут быть использованы кем-либо, а операторы сотовой связи имеют определенные частотные диапазоны, в которых им разрешено работать.
Но даже при наличии собственных выделенных частотных диапазонов операторам все равно необходимо учитывать помехи. Если две базовые станции оператора расположены близко друг к другу и работают на одной частоте, их сигналы могут мешать друг другу и создавать проблемы для всех, кто пытается воспользоваться сетью в этом районе.
Решение этой проблемы также является ответом на следующий вопрос.
Почему сеть называется “сотовой”?
Сотовая сеть называется сотовой, потому что оператор разделяет территорию на “ячейки”. В каждой ячейке есть сотовая вышка, которая работает на другой частоте, чем соседние сотовые вышки. Например, если вы используете шестиугольную схему, это означает, что вам нужно всего 7 различных частот, чтобы гарантировать, что одна и та же частота не используется в соседних сотах.
Площадь каждой из этих ячеек зависит от плотности использования. В городах расстояние между ячейками может составлять всего полмили, а в сельской местности - до 5 миль.
Когда пользователи переходят из одной соты в другую, их частоты автоматически меняются, чтобы переключиться на новую сотовую вышку (так называемый handoff).
Для управления большим количеством пользователей, одновременно использующих одну и ту же сеть в движении (т. е. “на ходу”), за кулисами происходит много всего, но я расскажу об этом в общих чертах.
Что означает "поколение"?
Даже если все вышеперечисленное для вас в новинку, вы почти наверняка уже слышали такие термины, как 3G или 4G. Они относятся к третьему и четвертому поколениям соответственно.
Каждое поколение представляет собой набор стандартов и технологий, определенных органом по стандартизации, называемым Сектором радиосвязи МСЭ (МСЭ-R). Эта организация управляет международным радиочастотным спектром и стандартами, что помогает обеспечить эффективное использование спектра. Без таких институтов и правил, контролирующих, кто может использовать тот или иной спектр, различные компании и организации могут мешать друг другу и снижать общий уровень обслуживания.
Однако стоит отметить, что даже при одинаковых стандартах технологии все равно будут разными. Например, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - это технология 3G, используемая в основном в Европе, Японии и Китае, а система CDMA2000 - в Северной Америке и Южной Корее.
Так в чем же разница между 1G, 2G, 3G и 4G?
Начиная с появления систем 1G в начале 1980-х годов, с тех пор новое поколение появляется примерно каждые 10 лет. Каждое поколение приносит новые частотные диапазоны, более высокую скорость передачи данных и новые технологии передачи (без обратной совместимости).
Поскольку каждое поколение отличается друг от друга, именно поэтому ваш телефон может не иметь покрытия 4G, но при этом иметь 3G (и поэтому вы можете не иметь данных в Интернете, но при этом иметь возможность совершать звонки и отправлять текстовые сообщения). .
Несколько операторов объявили об отключении своих сетей 2G, чтобы освободить радиочастотный спектр для других целей. Для продолжения работы любой машины, использующей радио 2G, необходимо будет заменить его на радио нового поколения.
Является ли сотовая связь хорошим выбором для IoT?
Все это зависит от конкретного случая использования. Как уже упоминалось во введении, сотовая телефония исторически не подходит для многих приложений IoT, поскольку потребляет большое количество энергии и имеет высокую стоимость в расчете на единицу продукции. Сотовая связь ограничена для приложений, которые имеют прямое питание, нуждаются в отправке больших объемов данных, не включают большое количество устройств и расположены в густонаселенных районах.
другие
Компоненты системы связи Система связи в основном состоит из системы управления сетью (NMS), системы базовых станций (BSS) и системы коммутации сети (NSS). Система управления сетью в основном контролирует сеть, система базовой станции в основном завершает управление беспроводными приемопередатчиками и ресурсами, а сетевой обмен в основном завершает обмен данными. 2. Состав сети GSM Можно сказать, что GSM когда-то была ведущей технологией связи, захватившей сердца многих пользователей по всему миру. Когда-то это была технология связи с самым большим количеством пользователей в мире. Но в XXI веке, когда технологии стремительно развиваются, о ней можно говорить только как о прошлом. В настоящее время мобильная связь четвертого поколения имеет множество преимуществ, включая чрезвычайно высокую скорость передачи данных, а будущая связь 5G также будет обладать такими преимуществами, как большая емкость, высокая скорость, низкая задержка и т. д. Можно сказать, что это самая ожидаемая и популярная из технологий.
Ключевые слова в этой статье: 4g dtu