Running IoT Through The Skies

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Uruchamianie IoT w przestworzach — Ilustracja: © IoT For All

Wdrożenia starszych sieci komórkowych obejmują ponad 80% populacji, ale mniej niż 40% lądów i mniej niż 20% Ziemi. Łączność satelitarna był używany od lat w celu zapewnienia wszechobecnego zasięgu. Jednak jego wysoki koszt ma ograniczone zastosowanie w bardzo specyficznych scenariuszach, takich jak telewizja i nadawanie. W obszarze IoT sieci naziemne zawsze były alternatywą dla rozwiązań ostatecznych sieci naziemne.

W ostatnich latach spadły koszty rozwiązań sieci naziemnych (NTN). Dzięki temu ekonomicznie uzasadnione jest wykorzystanie sieci naziemnych w urządzeniach IoT do komunikacji i zaspokojenie potrzeby „komunikacji wszędzie”.

Sieć NTN stała się preferowanym kanałem komunikacyjnym w różnych scenariuszach, w tym w przypadku sieci łączności awaryjnej lub odciążania sieci naziemnych w godzinach szczytu. Branże takie jak motoryzacja, infrastruktura energetyczna, rolnictwo, gospodarka morska, kolej i inne mają możliwość korzystania z prawdziwie globalnej komunikacji.

Na przykład alpiniści często przenoszą się z połączonych obszarów do obszarów poza zasięgiem sieci komórkowej. Sporty ekstremalne wymagają posiadania podłączonego urządzenia w sytuacji awaryjnej, a hybrydowe urządzenia z połączeniem komórkowym/NTN mogą pomóc w takich sytuacjach.

Zdalne instalacje również potrzebują satelitarnego Internetu Rzeczy. Przesyłki morskie, platformy wiertnicze na morzu i pociągi zazwyczaj znajdują się poza zasięgiem sieci komórkowej. NTN może zapewnić niezawodne połączenie do monitorowania i sterowania tymi instalacjami, nawet w odległych lokalizacjach.

W ciągu ostatnich kilku lat widzieliśmy wielu nowych graczy na rynku pozaziemskim, z których wielu opracowuje własną technologię. 3GPP opracowało standardy, aby umożliwić rozwój rynku, zarówno dla szerokopasmowej sieci NTN, jak i IoT-NTN-LTE-M i NB-IoT. Projekt 3GPP rozpoczął się od elementów badawczych w wersjach 15 i 16 i obejmował element roboczy rozpoczynający się w wersji 17.

Patrząc na satelitarne trendy IoT

Zgodnie z Analityka IoT, całkowita liczba abonentów satelitarnego IoT osiągnęła 5.1 mln w 2021 r. Prognozy mówią, że w latach 22–2021 będzie ona rosła w tempie 2026% CAGR i oczekuje się, że do 13.5 r. osiągnie 2026 mln abonentów.

Sieci pozaziemskie składają się z satelitów – geostacjonarnej orbity równikowej (GEO), orbity średniej Ziemi (MEO) i orbity niskiej Ziemi (LEO) – a także systemów platform dużych wysokości (HAPS), które obejmują bezzałogowe sterowce i samoloty powyżej 20 km oraz bezzałogowe systemy powietrzne (UAS) lub drony.

Wszystkie systemy satelitarne wykorzystywane do świadczenia usług komunikacyjnych IoT/M2M oparte są na satelitach GEO lub LEO. Konstelacje GEO są bardziej kojarzone ze starszymi operatorami satelitarnymi, podczas gdy usługi satelitarne LEO są świadczone przez połączenie uznanych i wschodzących operatorów satelitarnych.

LEO kontra GEO

Konstelacje LEO szybko stają się preferowaną opcją dla operatorów satelitarnych oferujących usługi łączności IoT/M2M. Oferuje znacznie szybszą i tańszą budowę i wdrażanie sieci, lepszy budżet na łącza i większą dostępność tras orbitalnych. Dodatkowo LEO oferuje lepsze opóźnienie niż GEO ze względu na krótszą odległość od Ziemi.

GEO ma natomiast tę zaletę, że zapewnia znacznie większy obszar pokrycia, co oznacza również, że do zapewnienia globalnego zasięgu potrzeba mniej satelitów. Satelity GEO widziane ze stałego punktu na ziemi wydają się nieruchome i obracają się z tą samą prędkością i kierunkiem co Ziemia. Anteny naziemne mogą łączyć się z satelitą, wskazując na niego, bez konieczności śledzenia jego położenia. Dzięki temu korzystanie z technologii GEO jest stosunkowo niedrogie, a jednocześnie satelity te charakteryzują się znacznie dłuższą żywotnością.

Czas podróży w obie strony dla satelity GEO wynosi około 600–800 ms, podczas gdy dane przesyłane są tam i z powrotem do satelity LEO w zakresie 30–50 ms. Może to sprawiać wrażenie, że aplikacje czasu rzeczywistego lepiej nadają się do konstelacji LEO.

Jednak dzisiejsze satelitarne sieci IoT LEO mają ograniczoną liczbę satelitów na orbicie. Nie są w stanie zapewnić ciągłej łączności z całym światem, ale raczej zapewniają przerywany, okresowy zasięg. Oznacza to, że urządzenia IoT mogą dostarczać punkty danych tylko kilka razy w ciągu 24 godzin, gdy satelity poruszają się po Ziemi. W rezultacie aplikacje działające w czasie zbliżonym do rzeczywistego są często lepiej dostosowane do ukrytych konstelacji GEO niż konstelacji LEO.

Przyszłość Internetu Rzeczy NTN

Przyszłość NTN wygląda obiecująco, ponieważ technologia stale ewoluuje i jest ulepszana. Programiści pracują nad nowymi technologiami, takimi jak radio małej mocy i zaawansowane schematy modulacji, aby zwiększyć wydajność i niezawodność połączeń NTN. Ponadto firmy pracują nad obniżeniem kosztów wystrzeliwania i utrzymywania satelitów LEO, tak aby firmy każdej wielkości mogły łatwiej korzystać z NTN w swoich zastosowaniach IoT.

Łączność NTN to coraz ważniejsza technologia łączenia urządzeń w odległych i trudno dostępnych obszarach. W miarę ciągłego doskonalenia technologii i zmniejszania się kosztów, w przyszłości możemy spodziewać się coraz większej liczby urządzeń i aplikacji wykorzystujących łączność NTN.