Kern IoT megoldások és rendszerek. 4G LTE NB-IoT LoRa GPS Bluetooth

Narrow Band IoT első rész

28.06.19 12:36 PM Comment(s) By Bence

Megjelentek új technológiák. Tavaly óta, 2018-tól van szerencsém ezeket testközelben látni, és kipróbálni. Nagyon nagy élmény, amikor valami újat megismerhetek és tanulhatom. Ma már elérhető és megrendelhető szolgáltatásként is megjelent az NB-IoT technológia a mobilszolgáltatóknál. 

NB-IoT ábra

Ennek a technológiának a lényege, hogy a mobil frekvenciasávok jobb kihasználásával egy kis sávszélességű (200kHz) adatkapcsolatot (természetesen jóval kedvezőbb előfizetői áron) lehessen felépíteni az IoT eszközök (általában szenzorok, adatgyűjtők) és az adatokat feldolgozó szerverek között. Egy képpel élve olyan, mintha az autópálya leállósávra ráengednék a kerékpárosokat, hogy jobb legyen a kihasználtság.  Mivel a különböző IoT eszközök nagyon kevés adatforgalommal beérik, nincs is szükség nagy sávszélességű, drága előfizetésre. Ezen nem fogod a filmeket letölteni, az biztos, ugyanis nem arra találták ki. 


 Az NB-IoT (más néven Cat.NB1) 3GPP szabvány (Rel13 LTE-Advanced Pro, 2016. június) 
  • A mobil szolgáltatók meglévő cellás hálózatain került kialakításra, de NEM LTE alapon.
  • Beltéri lefedettség, alacsony ár, hosszú élettartam elemről, nagyszámú eszköz mennyiség jellemzi.
  • LTE sávon belül vagy,
  • LTE védősávokban külön sávban (dedikált spektrumsávban, akár GSM sáv újrahasznosításával)
  • Őrületes sűrűség!!! Max. 100.000 eszköz 1 cellában (/torony)
  • Őrületes mélység!!! Föld alatt -2 szinten is működik elvileg.
  • Gyakorlatilag -4 méteren a térerő 5-ös skálán 3 volt. (Saját mérés, 2018 április, Budapest, József krt. bérház pince RSSI: 109 dBm.
  • (106dBm to -112dBm is fair but useful and fast and reliable data speeds may be attained.)
  • Lefedettség: kell ábrázolni? :)

A mobiltechnológia nagyon erőteljesen tört előre az utóbbi 8-10 évben. Köszönhetően a hatékonyságának.  Nincsenek kötöttségek, amit a vezetékek okoznának. Oda teszem, ahová akarom.

Másik lényeges dolog, hogy hamarosan tömegesen kezdik el a szolgáltatók lekapcsolni a 20-30 éves 3G és 2G hálózatokat, melyet előszeretettel alkalmaztak a tech cégek adatküldésre.  A 2G-3G kiváltására tökéletesen megfelelő megoldás az NB-IoT. 

A technológiával történő első találkozás egy NBIoT képes SIM kártyában testesült meg. Ránézésre semmi különbség a többihez képest. Keríteni kellett egy olyan eszközt, ami tudja kezelni. 

Sierra Wireless WP modul

Ezért kivettem a raktárból egy MangoH Red boardot és egy Sierra Wireless WP7702 modult. Mivel a modulon egy Legato nevű linux  fut, így azon elindítva a minicom terminál szoftvert, AT parancsokkal tudtam a modult  vezérelni. Cél, hogy fel tudjon csatlakozni az NB-IoT hálózatra.

Így sikerült:

AT

OK


AT+CPIN="0305"

OK


AT+CGDCONT=1,"IP","u.iot.mt.gr.hu"

OK


AT!SELRAT=06

OK


AT!band=09

OK


AT+CEREG=1

OK


AT+CREG=1

OK


AT+CFUN=1

OK


AT+COPS=1,2,"21630"

OK


+CREG: 3

+CEREG: 1


AT+ CGPADDR="1 

+CGPADDR: 1,10.36.127.3


AT!GSTATUS? 

    Current Time:  2964 Temperature: 30

    Modem Mitigate Level: 0ModemProc Mitigate Level: 0

    Reset Counter: 1Mode:  ONLINE 

    System mode:  LTE  PS state:  Attached 

    LTE band:  B20  LTE bw:  1.4 MHz

    LTE Rx chan:  6290LTE Tx chan: 24256

    LTE CA state:  INACTIVE 

    EMM state:  Registered  Normal Service

    RRC state:  RRC Idle 

    IMS reg state: No Srv 

    PCC RxM RSSI:  -69RSRP (dBm):  -77

    PCC RxD RSSI:  0RSRP (dBm):  0

    Tx Power:  0TAC:  C350 (50000)

    RSRQ (dB):  -8Cell ID:  00039F65 (237413)

    SINR (dB):  -13.0

    OK

    Szóval működik, van IP címünk. Hurrá!!! Viszont  a modulban nincs IP stack, így csak a WP7702 modulon futó Legato linuxból tudunk kommunikálni. :)))) Vagy továbbra is AT parancsokkal... :)

    Látható, hogy a Legato Létre is hozta az interfészt rmnet_data0 néven és az IP címet is megkapta. Ettől kezdve van egy eszközünk amivel mindenféle fejlesztés nélkül tudunk NB-IoT hálózaton IP-vel adatokat küldeni. A MangOH Red GPIO (Raspberry Pi kompatibilis) portjaira  "bármit", de leginkább szenzorokat köthetünk, így ezek adatait pikk-pakk küldhetjük.  

    root@swi-mdm9x28:~# ifconfig

    rmnet_data0 Link encap:UNSPEC  HWaddr 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00

      inet addr:10.36.127.3  Mask:255.255.255.248

      inet6 addr: fe80::c911:2a23:dc8c:b02b/64 Scope:Link

      UP RUNNING  MTU:1358  Metric:1

      RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

      TX packets:7 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

      collisions:0 txqueuelen:1000

      RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:476 (476.0 B)

     

     root@swi-mdm9x28:~# ping 8.8.8.8   # <----- Google DNS ping

    PING 8.8.8.8 (8.8.8.8): 56 data bytes

    64 bytes from 8.8.8.8: seq="0" ttl="54" time="722.928" ms

    64 bytes from 8.8.8.8: seq="1" ttl="54" time="744.811" ms

    64 bytes from 8.8.8.8: seq="2" ttl="54" time="464.104" ms

    ^C

    --- 8.8.8.8 ping statistics ---

    4 packets transmitted, 3 packets received, 25% packet loss

    round-trip min/avg/max = 464.104/643.947/744.811 ms

    vízpumpa

    Ezek után már nem volt probléma az sem, hogy egy lehetséges projekt kapcsán meggyőződjek a technológia egyes ígéreteiről, mint pl. a földfelszín alatti működőképességről. Vízmérők távleolvasását szeretné egy társasház kezelő cég bevezetni. A főmérők, melyek a bejövő vezetéken mérik az átfolyó víz mennyiségét, általában föld alatt vannak. 

    pince

    A belvárosi (nagykörút) társasház ahol a mérést elvégeztem, a VIII. kerületben van. Szerintem a II.VH. óta a két kezemen megszámolható alkalommal lehettek lent emberek. Zseblámpa, omladozó vakolat, pókháló+albínó pókok, és útvesztő kacskaringós járatok jellemezték a pincét. A vízórát 15 percnyi bujkálás után találtuk meg, -4,-5 m mélyen. Arachnofóbiásoknak nem javasolt ilyen helyre menni... :) 

    A notebookról megtáplált MangoH Red Sierra Wireless WP7200-ás modullal 1-2 másodperc alatt csatlakozott az NB-IoT mobilhálózatra. Kb -5 méter mélységben még így is több mint közepes jelszintet produkált. 


    Itt már sem a 4G, sem a 3G nem működött. 2G még érzékelhető volt, de azt fogják először lekapcsolni a szolgáltatók. :) Némelyiknél már a dátumok is megjelentek...



    Karl Tamás 

    Nemsokára jövök a második résszel.

    Date/Time: