211service.com
Jak inteligentne maszyny mogą przejąć kontrolę nad siecią GSM?
W 1991 roku ówczesny premier Finlandii Harri Holkeri wykonał telefon, który przeszedł do historii, przynajmniej jeśli chodzi o fanów ciekawostek. Było to pierwsze połączenie wykonane przy użyciu protokołu telefonii GSM, który od tego czasu zdominował sieci telefonii komórkowej na całym świecie. W 2008 roku do tej sieci podłączono ponad trzy miliardy ludzi.
GSM to technologia tzw. drugiej generacji i od tego czasu została wyparta przez sieci 3G i 4G. Obecnie decydenci telekomunikacyjni na całym świecie rozważają wyłączenie sieci GSM i znalezienie innych zastosowań dla przydzielonych jej częstotliwości radiowych. Chińskie miasto Makau ma być pierwszym, planując wycofanie swoich sieci GSM od czerwca przyszłego roku.
To może być krótkowzroczna decyzja. Dzisiaj niemiecki Corrales Madueňo i kilku kumpli z Uniwersytetu Aalborg w Danii twierdzą, że system GSM powinien stać się dedykowaną siecią dla inteligentnych maszyn do komunikowania się ze sobą. Obliczyli przepustowość takiej sieci i obliczyli, w jaki sposób może ona stać się kręgosłupem komunikacyjnym nowej generacji inteligentnych liczników.
Nasze odkrycia pokazują, że przy odpowiednim przeprojektowaniu sieci GSM mogą obsługiwać zaskakująco ogromne urządzenia M2M (machine-to-machine) nawet na jednym kanale częstotliwości, powiedzmy Madueňo i spółka.
Jednym z głównych wyzwań inżynierów sieci jest znalezienie sposobów na zwiększenie szybkości, z jaką poszczególne osoby mogą wysyłać i odbierać dane. Najnowsze sieci 4G są w stanie pobierać dane z szybkością do gigabita na sekundę. Natomiast GSM zarządza mniej niż 300 kilobitów na sekundę. Dlatego GSM staje się coraz bardziej przestarzały dla użytkowników smartfonów.
Jednak wyzwanie dla komunikacji maszyna-maszyna jest inne. Tutaj celem nie jest zwiększenie ogólnej szybkości transmisji danych, ale wydajna dystrybucja do wielu terminali. Tak więc globalny zasięg GSM sprawia, że jest to idealne narzędzie do tego rodzaju komunikacji.
Aby dowiedzieć się, czy sieć poradzi sobie z przyszłą generacją inteligentnych liczników, Madueňo i spółka obliczyli liczby, które prawdopodobnie pojawią się w standardowym otoczeniu podmiejskim, a także jak często będą przesyłać dane i ile.
Zakładają, że w promieniu 1000 metrów od standardowej stacji bazowej, z około trzema inteligentnymi licznikami na dom, prawdopodobnie będzie ponad 20 000 urządzeń konkurujących o komunikację w sieci. Obejmują one od inteligentnych liczników gazu i energii elektrycznej wysyłających dane co kilka minut, po automaty do obsługi kart kredytowych w lokalnych sklepach, a nawet czujniki ruchu i wypożyczalnie filmów. Większość z nich prawdopodobnie nie wyśle więcej niż kilkaset bajtów na raz i często bardzo rzadko.
Madueňo i spółka twierdzą, że sieć może być bardziej wydajna przy założeniu, że wiele urządzeń będzie miało bardzo podobne wymagania, które można spełnić bardzo z kilkoma prostymi zmianami inżynieryjnymi.
Te zmiany powinny sprawić, że sieć będzie bardziej wydajna. Następnie obliczono, że komórka GSM działająca na jednej częstotliwości może obsłużyć do 70 wiadomości na sekundę. Przekłada się to na raportowanie około 13 000 inteligentnych liczników co pięć minut. To o 133 procent więcej niż jest to możliwe przy obecnych standardach sieci GSM.
To ciekawy pomysł. Gdyby globalna sieć musiała zostać uruchomiona od zera, aby sprostać wymaganiom komunikacyjnym inteligentnych liczników, byłoby to nie lada wyzwaniem. Dlatego sensowne jest wykorzystanie do tego celu istniejącego zasobu.
Chociaż wyzwania inżynieryjne wydają się proste, trudniejszą przeszkodą będzie uzyskanie globalnego porozumienia na wykorzystanie GSM w ten sposób. Nieruchomości korzystające z częstotliwości radiowych to cenny towar, więc nie zdziw się, jeśli czeka cię zacięta walka o tych, którzy popierają ten pomysł.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1410.6627 : Reengineering GSM/GPRS w kierunku sieci dedykowanej dla masowych inteligentnych pomiarów