V Praze otestovali sestřičku LTE, příští rok možná pokryje celé Česko

Je to velký krok směrem k chytrým městům, chytré dopravě i chytré nositelné elektronice. Speciální datová síť umožní energeticky nenáročné datové přenosy, připojená zařízení tak mohou na baterii vydržet měsíce i roky. Test nové sítě v infrastruktuře českého operátora dopadl podle techniků výborně.

O tom, že v budoucnosti budou přes internet komunikovat auta, semafory, lampy veřejného osvětlení, parkovací místa a třeba i odpadkové koše, jste určitě již četli mnohokrát, ale mimo několika zcela ojedinělých projektů (např. chytré parkoviště v Kolíně) se s nimi nikde v reálném prostředí nesetkali. Technickou překážkou zatím byly vysoké energetické nároky všech potřebných komunikujících senzorů a zpravidla i jejich cena.

Obě tyto komplikace by měly pomoci odstranit nové sítě typu LP WAN (Low Power Wide Area Network – nízkoenergetická síť pro široké území). Jednou z nich je síť Narrow Band IoT (dále již jen zkráceně NB-IoT), kterou v minulých dnech v Česku testovala společnost O2 a ve které chce již příští rok spustit první projekty. Je to technologie poměrně mladá, standardizace byla dokončena teprve v červnu letošního roku.

Sestřička LTE pojede na současné infrastruktuře

Síť NB-IoT má tu výhodu, že ji lze spustit na již existující infrastruktuře mobilních operátorů – úpravou softwaru na vysílacích stanicích se mu vyhradí část LTE pásma. Není tedy potřeba instalovat nové antény a vysílače, stačí softwarový update a přidané řídicí prvky na straně provozovatele sítě.

Souběh současného provozu na mobilní infrastruktuře s přidanou NB-IoT byl předmětem testování, nejprve v laboratorních podmínkách, později i na několika BTS v živém provozu. Ověřit se muselo vzájemné (ne)rušení se současnými službami, kompatibilita se všemi používanými druhy síťových prvků, zejména základnových stanic (BTS) a také nejvhodnější konfigurace systému.

Při aktuálně zvažovaném nastavení sníží NB-IoT propustnost LTE sítě na dané BTS o 5 – 8 procent, přičemž takto vytvořený kanál bude schopen zařídit konektivitu desítkám tisíc senzorů, čidel a dalších prvků internetu věcí.

Proč nestačí klasické 4G/3G sítě?

Základem všech těch chytrých řešení internetu věcí jsou tisíce jednoduchých čidel (v odpadovém kontejneru, pod parkovacím místem apod.), které potřebují systému předat maličké množství dat, často jen pár desítek či stovek bytů. Používat pro takové datové přenosy tradiční 4G/3G spojení je velmi neefektivní. A to hned ze dvou důvodů.

^{Levá šipka ukazuje šířku pásma a jeho využití NB-IOT komunikací čidla (odeslání hodnoty 10x za sekundu), pravá potom 20 Mbit/s přenos z chytrého telefonu přes LTE.}

Jednak datově. Každému 4G/3G datovému přenosu totiž předchází komunikace, jež připraví/otevře kanál, kterým je pak datový přenos realizován. Po něm pak přichází další fáze systémové komunikace, která tento kanál ukončí a uzavře. V případě čidla by tato vlastně balastní komunikace obsahovala více dat, než by obsahoval vlastní „užitečný“ přenos. Jestliže bychom takto chtěli realizovat komunikaci desetitisíců čidel na jedné vysílací stanici (BTS), byla by jejich kapacita vytížena jen touto balastní komunikací a na odbavení dalších přenosů (klasických datových streamů pro chytré telefony, tablety a LTE routery) by již nezbylo místo. Zbytečně.

Druhá nehospodárnost by byla energetická. Jednak proto, že přenos více dat potřebuje více energie k jejich odeslání, jednak proto, že u 4G/3G standardů udržují všechna koncová zařízení s vysílacími stanicemi spojení, respektive se jim často hlásí. Malá množství dat jsou přenášena velmi často a komunikační modem zařízení musí být neustále aktivní, což samozřejmě spotřebovává energii. Pokud má čidlo odeslat jeden údaj za hodinu, nebo třeba za den, je absurdní, aby neustále komunikovalo.

A právě v těchto oblastech tkví výhody LP WAN sítí, tedy i NB-IoT. Data jsou odeslána rovnou bez balastní komunikace okolo, datové pakety opatřené identifikátorem jsou odeslány do sítě rovnou a bez předchozí přípravy. Modem je aktivován jen na okamžik přenosu a ihned poté se zase uspí. Zařízení tak může na akumulátor vydržet pracovat měsíce i roky.

V některých případech bude možné (nebo nutné) obě technologie zkombinovat. Kupříkladu automobil může být přes NB-IoT připojen během parkování (hlásit stav zabezpečení, hladiny akumulátoru, polohu apod.) a po nastartování přepnout na LTE na nabídnout všechny on-line služby v zábavním systému. Podobně to může být i u některých čidel. Většinu času si vystačí s komunikací v NB-IoT a v případě potřeby aktivují modem, realizují přenos většího objemu dat (video, audio) přes LTE a poté LTE modem opět uspí.

Připojené věci na jedno použití

Budoucností jsou podle Václava Provazníka, ředitele společnosti O2 IT Services, zařízení s integrovanou SIM kartou. Vy si daný senzor nebo dané zařízení koupíte a jeho spuštěním (či předplacením služby výrobci zařízení) se aktivuje vestavěná SIM a zařídí jeho spojení s internetovou sítí. Obava, že si pro každé chytré zařízení a každý senzor bude uživatel muset zařizovat další tarif u operátora je tak podle Provazníkova názoru lichá.

Milan Barvíř ze společnosti CETIN navíc předpokládá, že cena komunikačních čipů o senzorů klesne natolik, že se na trhu objeví jednorázová nositelná elektronika. Fungovat bude po dobu životnosti vestavěné baterie (což mohou být i roky) a poté ji vyměníte za jinou, protože jakákoli oprava a související logistika by byla nerentabilní. Výhodou této koncepce může být samozřejmá voděodolnost (a i třeba možnost praní), elektronika může být zalitá (např. v plastu) a vlhkost se k ní nebude mít kudy dostat. Otázku ekologie zatím nechme stranou, role zpětného odběru těchto produktů a recyklace materiálů však zřejmě bude hrát stále podstatnější roli.

První pilotní projekty již příští rok

Po technické stránce by bylo podle manažera mobilních sítí O2 Libora Pezinka možné spustit síť NB-IoT velmi rychle, nicméně se budou muset vyřešit ještě mnohé ekonomicko-provozní aspekty, takže spuštění lze nejspíše čekat nejdříve ve druhé polovině příštího roku.

Mezi pilotní projekty budou patřit například chytré odpadkové koše, které budou monitorovat zaplněnost a budou se vyvážet podle opravdové potřeby. Instalovat se budou senzory do parkovacích míst (elektronický puk zafrézovaný do vozovky), aby řidič mohl na mapě vidět obsazenost v reálném čase.

Otevírá se možnost osadit křižovatky, zejména ty méně frekventované, senzory rozpoznávajícími blížící se automobil a řídit semafory tak, aby červenou dostalo co nejméně projíždějících vozidel. A reálně tak snížit spotřebu paliva, hlučnost a další zátěž okolí.

Všechna získaná data bude také možné statisticky zpracovávat a využít jako podklady pro plánování městských projektů a služeb.

Fotogalerii si můžete prohlédnout zde.

Zdroj: Václav Nývlt, Jan Kužník, Technet.cz (iDNES), http://technet.idnes.cz/site-lp-wan-testovani-praha-internet-veci-fgf-/tec_technika.aspx?c=A161212_081214_tec_technika_nyv