En uppkopplad läskautomat har helt andra krav på mobilnätet än en drönare, en självkörande bil eller en pappersmaskin. Det handlar bland annat om bandbredd, fördröjningar, säkerhet och tillgänglighet.
– Operatörerna behövde en bra väg för att applicera IoT på olika industrier. Det var därför vi definierade de fyra varianterna, säger Yasir Hussain på Ericsson.

Branschorganisationen 3GPP lägger visserligen grunden för vad som går att göra med olika IoT-tjänster men telekombolag som Ericsson har dessutom möjlighet att addera egna funktioner och förbättringar.

Basen är Massive IoT. Det är lite som vaniljglass. En smak som fungerar till lite av varje och för kunder som kan leva med att dagens LTE-nät är byggda enligt principen best-effort. Man får acceptera att täckningen inte är lika bra överallt eller att näten kan gå ned ibland. Detsamma gäller även konkurrerande tek­niker som Lora och Sigfox.

Massive IoT passar exempelvis uppkopplade varuautomater eller elmätare som skickar små mängder data via NB-IoT. Massive IoT fungerar också för mer bandbreddshungriga tillämpningar med hjälp av ­Cat-M. Bägge IoT-varianterna har funnits i några år och är på god väg att få global täckning via LTE-näten.

Massive IoT är också den naturliga efterföljaren till M2M, maskin-till-maskin, som nyttjade GSM-standarden.

Även om det handlar om den enklaste varianten av IoT innebär det inte att standarden är låst för evigt. I den kommande Release 15 ökar branschorganisationen 3GPP räckvidden för NB-IoT från ungefär 40 kilo­meter till 100 kilometer med en ren mjukvaruuppdatering. Mer om det i en separat ruta.

Nästa variant av IoT kallas Broadband IoT. Namnet asso­cierar till dagens LTE-nät som är byggt för höga datatakter till konsumenterna.

En viktig skillnad jämfört med Massive IoT är dessutom att fördröjningen, tiden det tar från en basstation till noden och tillbaka till basstationen, är maximerad till 10 ms. Det gäller i dagens LTE-nät men också den första generationen av 5G kallad 5G-New Radio.

Broadband IoT kommer därför att klara nya användarfall som att styra drönare.

– Vi tror att många drönare kommer att vara uppkopplade via mobilnäten i framtiden, säger Yasir Hussain.

Värt att hålla i minnet är att det normalt finns två förbindelser till drönaren, en för styrning som kräver realtidsliknande egenskaper och en för att skicka ner data, exempelvis en videoström. Den senare kräver betydligt större bandbredd men har inte samma realtidskrav.

Även Broadband IoT kommer att utvecklas över tiden med funktioner som gigabithastig­heter i länkarna eller att man kan reservera en viss del av spektrum för en viss användare eller tillämpning. Det senare är ett första steg mot RAN Slicing, att man med mjukvarukommandon kan tilldela en användare dedicerade nätverksresurser.

Den tredje IoT-varianten har Ericsson döpt till Critical IoT.

– Det är ett nytt namn på Critical MTC eller URLLC där vi adderar en del egna funktioner till standarden.

Critical MTC (machine-type communications) och URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications) är tänkta för att exempelvis koppla upp samhälls­kritisk infrastruktur som elnätet. Ett annat användningsområde är uppkopplade fordon.

Bland annat är säkerheten betydligt högre än vad konsumenttillämpningar kräver och fördröjningarna kommer att bli kortare, nedåt 1 ms.

3GPP arbetar med att standardisera de funktioner som behövs för Critical IoT i efterföljaren till 5G-NR. Den kommersiella lanseringen dröjer till år 2020.

Critical IoT har visserligen många av de funktioner som behövs för att koppla upp även fabriker men för att också kunna hantera befintliga installationer med olika typer av fältbussar plus krav på noggrann positionering har området fått en egen kategori kallad Industrial Automation IoT.

– Det finns ett antal grupper i 3GPP som tittar på det.

Arbetet är omfattande och det är oklart hur många år det kommer att ta.

Finns utrymme för egna förbättringar

Även om mobilnäten baseras på ­standarder från bransch­organisationen 3GPP finns det utrymme för telekom­bolagen att addera egna funktioner och förbättringar. Ett av ­Ericssons trumfkort inom NB-IoT är möjligheterna för operatörerna att utöka cellstorleken från 40 km till 100 km med en enkel mjuk­varuuppgradering.

Att det går att öka den praktiska cellstorleken bottnar i att Release 13, där NB-IoT togs med, hade en gräns för cellen på 30 till 40 km. Kommunikation på längre avstånd var inte specificerad även om den utsända signalen i många fall når betydligt längre. I exempelvis glesbefolkade områden kan cellerna ha en räckvidd på 100 km. Begränsningen till 40 km ska visserligen åtgärdas i den kommande Release 15 men kommer inte att fungera med existerande noder.

Ericssons proprietära lösning bygger på att de fördröjningar i kommunikationen som uppstår på längre avstånd hanteras av basstationen utan att blanda in noderna. Dessa behöver därför inte uppgraderas.

Denna artikel har tidigare publicerats i magasinet Elektronik­tidningen. För dig som jobbar i den svenska elektronik­branschen är Elektronik­tidningen gratis. Här tecknar du om prenumeration (länk).

Enkelt förklarat handlar det om att basstationen kan räkna ut hur stora tidsfördröjningarna blir och ta hänsyn till det i ­kommunikationen. Det är nödvändigt eftersom man använder omsändning för att få igenom meddelandena när signalen är svag. Mottagare som är längre bort måste då få längre tid på sig att avkoda meddelandet och ha chans att svara innan det upprepas.

– Det är betydligt mer komplicerat än det låter, säger Yasir Hussain.

Förbättringen har verifierats tillsammans med australiensiska Telstra och släpptes i höstas. Dessutom fungerar den med alla IoT-noder som redan är installerade.