tritel

M2M KOMUNIKACIJE

Pred kratkim je na področju radijskih komunikacij pričel veljati novi standard »ISO/IEC 14543-3-10«, ki je namenjen predvsem napravam z nizko porabo energije.

Machine-to-Machine (M2M) komunikacije veljajo za tehnologijo prihodnosti, ki je pa že danes v uporabi na področju zdravstvene preventive, nadzora okolja, transporta in logistike, avtomatiziranega plačilnega prometa ali pri procesih oskrbe z energijo v nizkonapetostnih omrežjih (Smart-Grid). Predvideva se, da se bo število naprav, napajanih iz radijskih virov in omrežij, do leta 2017 potrojilo na 300 milijonov naprav po celem svetu.

Z novimi predpisi za M2M rešitve so se pojavile tudi nove zahteve. Ena od takih zahtev je omreženje večjega števila naprav in njihovo medsebojno komunikaciranje. Enotnega standarda za enkrat še ni, kaže se pa, da bi M2M lahko povezal različne komunikacijske standarde.

Prednost: M2M bi lahko uporabil že obstoječe protokole.

Pomanjkljivost: možnosti in kombinacij je toliko, da bi se nove aplikacije težko prebile na trg v kratkem času. Pri tem ne gre za vprašanje, katero generacijo mobilnih komunikacij dolgoročno uveljaviti: GSM ali LTE? Odločilni izziv je omreženje vedno večjega števila radijskih točk in senzorjev, ki bi lahko komunicirali v radijskih omrežjih.

V ta namen pridejo v poštev različni standardi, kot so GSM, Bluetooth ali WLAN. Vsi podpirajo M2M uporabo, pri kateri je treba prenesti veliko količino podatkov v kratkem času. Cena za visoke prenosne hitrosti je visoka energijska poraba, kar zahteva stalno prisotnost napajanja prek napajalnega kabla ali akumulatorja. Za majhne naprave, kot so na primer senzorji za zajemanje podatkov ali informacij, take tehnologije niso zahtevane. To velja predvsem v primerih, ko je treba podatke meritev prenesti iz večjega števila lokacij do centra inteligentnega nadzora in upravljanja.

Z naraščanjem obsega omrežij in števila tipal, je potreba po enostavnem omreženju vedno večja. Zato se veča tudi potreba po uporabi radijskih standardov s področja avtomatizacije gospodinjstev. Tukaj gre predvsem za standarde KNX, LON, Bachnet ali Dali, s pomočjo katerih se recimo krmili razsvetljava, žaluzine, ogrevanje ali klimatske naprave.

Potem pa pot od avtomatizacije gospodinjstva do t.i. Smart-Home (Pametni dom) rešitev ni več dolga. Lastniki stanovanj ali hiš lahko tako v sistem hišne avtomatizacije integrirajo poleg domačih tehničnih naprav še multimedijske in gospodinjske naprave ter jih omrežijo in po potrebi tudi krmilijo. Tak princip avtomatizacije se lahko uporabi tudi pri avtomatizaciji drugih procesov, kot so na primer industrijska proizvodnja ali logistična podpora. Večina teh radijskih rešitev sloni na napajanju iz baterijskih virov, kar se pa pri bolj kompleksnih M2M sistemih lahko izkaže kot pomanjkljivost. Baterije imajo omejen čas delovanja, ki znaša približno do treh let, zatem jih je pa treba zamenjati in jih ustrezno uničiti oz. predelati.

Alternativa temu so radijske tehnologije brez uporabe baterij. Na osnovi t.i. Energy-Harvesting principa dobijo radijski moduli energijo iz majhnih energijskih pretvornikov, ki črpajo energijo iz okolja in delujejo torej brez baterij. Kot vir energije se uporabijo pretvorniki, ki pretvorijo energijo gibanja, svetlobe ali temperature v ustreznem elektrodinamičnem generatorju, mini sončni celici ali termoelektričnem pretvorniku v enosmerno električno energijo. Dodatni kondenzator služi za akumuliranje energije in energijsko oskrbo tudi v obdobju, ko je v okolju manj energije ali jo nekaj časa sploh ni.

Osnovne funkcije radijske zveze bez baterije določa novi mednarodni standard »ISO/IEC 14543-3-10«. Le-ta ponuja »Brezvrvični protokol za kratke podatkovne pakete (WSP), optimiziran za Energy-Harvesting princip«. Standard določa uporabo dveh frekvenčnih pasov 868 MHz in 315 MHz. Z uporabo obeh še vedno malo zasedenih pasov v primerjavi z recimo standardnim WLAN pasom 2,4 GHz, se zanesljivost prenosa podatkov bistveno poveča. Radijski valovi pod frekvenco 1 GHz prodirajo skozi fizične ovire približno dvakrat lažje, kot pri frekvenci 2,4 GHz ob enaki moči sevanja. Najmanjša dolžina sporočila po omenjenem standardu znaša 0,7 ms ob hitrosti prenosa 125 kbps. Pri tem znašajo standardizirani dosegi oddajnika do 30 m v zaprtih prostorih in do 300 m na odprtem.

Povzetek

V primerjavi z drugimi standardi, je ISO/IEC standard namenjenem napravam s posebej nizko porabo energije. Standard mogoča uporabo senzorjev ali stikal, baziranih na Energy-Harvesting principu, ki pa delujejo brez napajalnega ali informacijskega kabla in tudi brez baterije. Naprave so nezahtevne za vzdrževanje in se jih uporabi tudi na težje dostopnih mestih. S tem je omogočeno lažje mreženje in povezovanje naprav v M2M sisteme ter zajemanje podatkov in krmiljene končnih naprav.