Jelenleg 360 LTE-hálózat van a lakosság szolgálatában világszerte. Jól mutatja a fejlődés sebességét, hogy ez a szám 146-tal több, mint három évvel korábban; egyes prognózisok szerint 2015 végére előreláthatólag körülbelül 450 LTE-hálózat üzemel majd.

Ez a mennyiség teljesen átszabja a vezeték nélküli kommunikációs körképet, így már az ipari M2M (machineto-machine) alkalmazásokban is szerepet kap az LTE. Fokozatosan leszerelik a  hagyományos hálózatokat, hiszen költséghatékonnyá vált a  technológia, és ugrásszerűen megnövekedett a kereslet a multimédiás tartalomra és a valós idejű monitorozásra.

Felkészülés a 2G megszüntetésére

Mint minden forradalmi technológia bevezetésénél, az LTE népszerűségének növekedése is az előző technológiák hanyatlását okozza. Az AT&T már 2002-ben bejelentette, hogy 2017-re teljesen leállítja a 2G szolgáltatásait. Hasonlóképpen a Verizonhoz, amely fokozatosan szünteti meg 3G hálózatát és bővíti az LTE-szolgáltatását.

Ez a  trend pedig azt eredményezte, hogy az ipari M2M alkalmazások elmozdulnak az  LTE irányába. Míg a legtöbb M2M megoldás továbbra is a 2G és 3G technológiákra támaszkodik az évtized végéig, a hálózati szakemberek már számolnak a 2G megszüntetésével a hosszú távú tervezés folyamán.

Az LTE a jövő

Az iparvállalatok részére az LTE alkalmazása számos előnnyel jár, melyek közül az alábbiak jelentik a legfontosabb területeket:

» Nagyobb adatátvitel A jövő ipari automatizálása olyan hálózatot igényel, amely kombinálja a vezérlési adatok (pl. PLC, SCADA), a hang és a nagy felbontású video stream küldését.

A  sávszélesség vált a  legfontosabb követelménnyé annak érdekében, hogy a nagy mennyiségű adat küldése zökkenőmentes legyen. A tényleges letöltési sebesség akár 100 Mbps, míg a feltöltési 50 Mbps lehet, így az LTE ideális olyan M2M megoldásokhoz, amelyek nagy sávszélesség-igényűek. Például, egy 5 MB-os fájl elküldése 2G hálózaton akár 8 percbe telhet. Az  LTE segítségével ez kevesebb mint 10 másodperc.

» Rövidebb késleltetés Az LTE-technológia optimalizált kapcsolati handovert és beállítási időt alkalmaz, ezzel is garantálva az  alacsony forgalomkésleltetést. Összehasonlítva a 2G/3G-vel az LTE tízszer rövidebb késleltetést biztosít.

» IP-alapú rendszer Ahogyan egyre több ipari alkalmazás migrálódik IP-alapú hálózatra, a TCP/IP-alapú mobilkommunikáció elengedhetetlen a  jövő automatizálási hálózatai számára. Eltérően a korábbi generációktól, az LTE egy teljesen IP-alapú hálózati infrastruktúra, amely kevesebb hálózati csomópontot vesz igénybe az adatátvitelhez. Ez olcsóbbá és egyszerűbbé teszi a hálózatoperátorok számára az LTEhálózatok telepítését, a felhasználói oldal pedig élvezheti a gyorsabb és megbízhatóbb kapcsolatot.

» Hosszú távú támogatás Az LTE könyörtelen terjeszkedésének köszönhetően a szolgáltatók újra felosztják a spektrumot az LTE részére, így a hagyományos hálózatok élettartama kiszámíthatatlan. Azon vállalatoknak, amelyek M2M alkalmazásokat üzemeltetnek 2G hálózaton, mindenképpen számolniuk kell az LTE migrációjával a következő évtizedekben.

Az LTE-migráció legfontosabb szempontjai

Az LTE használatával az ipar kiterjesztheti az M2M kommunikációt olyan távfelügyeleti alkalmazásokra, mint közlekedés, az olaj- és gázipar vagy a személyzet nélküli alállomások, ahol a számos nagy kiterjedésű vezeték nélküli alkalmazás megköveteli az ipari minőségű eszközöket.

Míg az LTE üzleti előnyei nyilvánvalóak, ipari alkalmazáshoz a vállalatok három fő megfontolás alapján választják az LTE-megoldást: szélsőséges környezeti hőmérséklet, a tápellátás és a rádiós egység izolációja, valamint megbízható mobilkapcsolat.

» Szélsőséges hőmérsékleti viszonyok A mobilkommunikációs eszközök általában kültéren vannak telepítve, kitéve a  szélsőséges körülményeknek és a  napi hőmérsékleti ingadozásnak. Nyáron, Magyarországon is egy napsütötte kültéri szekrényben akár 60 °C fölé is emelkedhet a  hőmérséklet, míg télen akár –20–25 °C alá is csökkenhet.

Ez azért veszélyes, mert magas hőmérsékleten fennáll a készülék meghibásodásának veszélye a túlmelegedés miatt, míg –30 °C alatt meghiúsulhat a  készülék indulása, így küldetéskritikus alkalmazások esetén –30 és 70 °C közötti hőmérséklet-tartományra van szükség.

» Elektromágneses interferencia (EMI) Az ipari alkalmazásokba telepített mobilkommunikációs egységek érzékenyek az  elektromágneses interferenciára, úgymint a statikus feltöltődés, földeletlenség, túlfeszültség vagy tüskék a tápellátási vonalon. Az  EMI károsítja az  adatátvitel jeleit, adatvesztéshez és a készülék károsodásához vezethet, amely veszélyt jelent az ipari kommunikációs hálózat üzemelésére.

Általában a készülékek közös földeléssel rendelkeznek. Ha hirtelen feszültségkülönbség lép fel, az beléphet a készülék antennájához vagy tápegységébe, amely károsan befolyásolja az antenna érzékenységét, illetve tönkreteszi a belső elektromos alkatrészeket.

Például járművekre telepítés esetén gyakran előfordul, hogy földpont nélkül telepítenek. A túlzott interferencia zavarja a vezeték nélküli átvitelt, és akár működésképtelenné is teheti a készüléket. Egy védelem nélküli készülék, amely tetőn vagy szabadban van telepítve, a villámcsapás másodlagos hatásainak is ki van téve.

Ugyan a villámhárítót éri a villám elsődleges hatása, de a maradék feszültség még így is elérheti az 500 V-ot. Ekkor a villamos energia helyrehozhatatlan károkat okoz még a készülékünkre csatlakoztatott eszközeinkben is.

A mobileszközök védelmének fő koncepciója biztosíték telepítése az  antenna-portra, illetve DC/DC izoláció a tápegységbe. Azonban a legköltséghatékonyabb megoldás, ha egy olyan készüléket választunk, amely beépített izolációkkal rendelkezik.

» Megbízható kapcsolat A publikus mobil hálózati infrastruktúrában a  vivő-frekvenciák különböző paraméterekkel rendelkeznek, amely segítségével bázisállomások képesek egymás között a terhelésmegosztásra. A megbízható mobil hálózati kapcsolat kiépítése állandó kihívást jelent a kritikus M2M alkalmazások üzemeltetőinek. Léteznek hardveres és szoftveres megoldások a  megbízható kapcsolat fenntartására.

Hardverszinten a dual SIM-támogatás teszi lehetővé, hogy hálózati hiba vagy nem elfogadható szolgáltatási minőség esetén a  készülék átkapcsoljon a másik szolgáltató hálózatára. Ez a módszer a bázisállomásig garantálja a kapcsolat épségét, azon túl azonban nincs hatással másra. Szoftveres szinten a  készülék két funkció segítségével tudja tesztelni a kapcsolatot a bázisállomással:

• ISP initial check üzenet: a keszülék először egy tesztüzenetet küld a bázisállomás felé, és megvárja a választ, mielőtt létrehozná a kapcsolatot. Abban az esetben, ha a hálózat elérhetetlenné válna, a készülék szabályos időközönként továbbítja a  tesztcsomagokat.

• Átviteli szint-ellenőrzés: hogy kizárjuk a nem megfelelő kapcsolati minőséget és a lefagyott kommunikációs egységet, az átviteli szintellenőrző funkció újraindítja a modult a bázisállomással való kapcsolatfelvétel előtt. Tesztcsomag kiküldése nélkül, hatékonyan csökkenthető a kapcsolat-ellenőrzés ideje és az adatforgalom.

A megbízható kapcsolat fenntartására a bázisállomáson túl DNS lookup és távoli hoszt-ellenőrzési funkciók is rendelkezésre állnak az aktív kapcsolat fenntartása érdekében. A mobil IP-modemek és -routerek általában tartalmazzák ezeket a szoftverelemeket, azonban nem minden kapcsolat-ellenőrző mechanizmus jár kevés adatforgalommal. Mivel ezek az eljárások kétirányú ellenőrzések, ez megnövekedett adatforgalmat eredményezhet, és ezzel arányosan megnövekedett költségeket is.