diff options
Diffstat (limited to 'text/osnova.tex')
| -rw-r--r-- | text/osnova.tex | 209 |
1 files changed, 209 insertions, 0 deletions
diff --git a/text/osnova.tex b/text/osnova.tex new file mode 100644 index 0000000..a4c0c82 --- /dev/null +++ b/text/osnova.tex @@ -0,0 +1,209 @@ +\chapter{Communication standards for IoT devices in 4G/5G networks} + +\begin{itemize} + \item převzít kapitolu 1.1 + \item doplnit grafy nárůstu IoT zařízení +\end{itemize} + +\section{Established communication standards for IoT devices} + +\begin{itemize} + \item doplnit GSM, LoRa, Zigbee, Sigfox, Wifi, ESP32, 433 MHz +\end{itemize} + +\section{4G IoT network standards (LPWAN)} + +\begin{itemize} + \item převzít kapitolu 1.2. + \item doplnit kapitolu 1.2.3 Comparison of 4G LPWAN with established technologies + \item zrcadlova lambda křivka +\end{itemize} + +https://blog.nordicsemi.com/getconnected/what-is-cellular-iot +https://www.nordicsemi.com/Products/Wireless/Low-power-cellular-IoT/Development-tools?lang=en\#infotabs + +\section{5G IoT network standards} + +\begin{itemize} + \item převzít kapitolu 1.3, doplnit 5G trojuhelník + \item zestručnit kapitolu 1.3.1 URLLC, bez zbytečných detailů +\end{itemize} + +\section{DECT NR+ standard for 5G IoT networks} + +\begin{itemize} + \item Stary DECT a IP telefony, pasmo, HW vrstva, NR a teorie prenosovych rychlosti +\end{itemize} + +https://www.nordicsemi.com/Products/Wireless/DECT-NR?lang=en\#infotabs +https://www.nordicsemi.com/Products/Wireless/DECT-NR/Applications?lang=en\#infotabs +https://www.nordicsemi.com/Products/Wireless/DECT-NR/Related-publications?lang=en\#infotabs +https://blog.nordicsemi.com/getconnected/could-dect-nr-democratize-massive-iot-in-5g +https://docs.nordicsemi.com/bundle/ps\_nrf9161/page/dect.html\#ariaid-title4 + +https://devzone.nordicsemi.com/nordic/nordic-blog/b/blog/posts/dect-nr-a-technical-dive-into-non-cellular-5g +https://blog.nordicsemi.com/getconnected/the-next-step-for-m2m-communications + + + +\chapter{Nordic Semiconductor nRF91 series SiP for 4G/5G IoT communication} + +\begin{itemize} + \item důvod, proč vybrán nRF9161 +\end{itemize} + +\section{ nRF9161 SiP } +\begin{itemize} + \item popsat funkcionalitu a fíčury +\end{itemize} +\section{ nRF9160 and nRF9131} +\begin{itemize} + \item pouze stručně – popsat odlišnosti od nRF9161 +\end{itemize} + +\section{ nRF9161 development kit} +\begin{itemize} + \item podrobně popsat nRF9161-DK +\end{itemize} + +\section{ nRF9160 modules and kits} +\begin{itemize} + \item doplnit další kity z internetu, zestručnit do 2 tabulek (modules, kits), sloučit obrázky + \begin{itemize} + \item https://blog.nordicsemi.com/getconnected/blog-plug-and-play-development-kits-make-cellular-iot-accessible-to-everyone + \item Ardesco + \end{itemize} +\end{itemize} + +\section{ nRF Connect SDK} + +\begin{itemize} + \item popis funkcionalit +\end{itemize} + + +\chapter{Laboratory testing} + +\textit{Každá section jak protokol, Co chci změřit, Fyzika - princip toho co měřím, čím to měřím, zapojení měřící techniky, tabulky, graf} + +\section{Comunication range} + +One of main considaritation when choosing a IoT platfrom is communication range. Main source of attenuation of radio energy caused by electric field dispersion/diffusion of electric field. This effect if best desribed by \ac{FSPL}: + +\begin{equation} + FSPL=\left( \frac{4 \pi d}{\lambda} \right) ^2 +\end{equation} + +Signal attenuation is also dependent on directivity of antennas and loss on connectors and \textbf{electrical wiring}. When antenna and transmition total \textbf{gain} is constant and can be added to equation like this: + +\begin{equation} + A = D_{ANT} \cdot A_{RX} \cdot \left( \frac{4 \pi d}{\lambda} \right) ^2 +\end{equation} + +Where $D_{ANT}$ is directivity of antenna and $A_{RX}$ is total loss from \ac{RF} connector to \ac{LTE} modem. These must be accounted to only when maasuring on directly on LTE modem. + +This can be coverted to simplify calculation to decibel form: + +\begin{equation} + A = D_{ANT}^{[dB]} + A_{RX}^{[dB]} + 10 \cdot \log_{10} \left( \frac{4 \pi d}{\lambda} \right) ^2 +\end{equation} + +From this a maximal range can be simulated using \ac{RF} attenuators in laboratory enviroment by converting + +\begin{equation} + d = A_{max} +\end{equation} + +\newpage + +Dosah zásvisí na vzdálenosti, v ideálních podmínkách line of sight Free-space path loss + +Popis Free-space path loss, teorie, vzorečky + +Technika - variable attenuator, + +Tabulka utlum , km ve free-space , teoreticka sila signalu , signal na vstupu podle FW , packet drop / BER + +\section{Noise immunity - reliability} + +Noise makes signal bad, reciver much sad. + +Teorie, vzorecky, Bit error rate, Added white gausian noise + +Teoreticke vypocty pro NB-IoT, LTE-M, DECT NR+ + +Technika zdroj šumu, směšovač, + +Pro jednotlivé AWGN a CNR carier noise ratio +Tabulka utlum , km ve free-space , teoreticka sila signalu , signal na vstupu podle FW , packet drop / BER , spotřeba + +\section{Power consumtion} + +Globalni oteplovani bad, small battery good + +Technika Power Profiler Kit II + +\section{Latency} + +Pro jednotlivé AWGN a CNR carier noise ratio +Tabulka utlum , km ve free-space , teoreticka sila signalu , signal na vstupu podle FW , packet drop / BER , spotřeba , latence + +Experimentální ověření NB-IoT, LTC-M, DECT NR+: +\begin{itemize} + \item dosah - popis cesty šíření ve volném prostoru, odkaz na teoretický výpočet útlumi vzdáleností ve volném prostředí ve vzduchu. Popis atenuátoru. + \item spotřeba - variabilní snižování síly signálu, popis Power Profiler Kit II + \item přenosová rychlost - primárně pro DECT, praktická superhurbá přenosová rychlost UDP Byty/(čas od konce do začátku sleep) + \item odolnost vůči šumu - VF generátor šumu, teorie +\end{itemize} + +Experimentální ověření DECT NR+ navíc: +\begin{itemize} + \item spolehlivost - + \item latence - +\end{itemize} + +Teorie mereni - Náhradní modely prostředí. Degradace signálu. + +Popis experimentální instrumentace a sestav. + +Spotřeba, packet drop, rychlost, latence závislá na útlumu (popř. intenzita bílého šumu) (vsechny protokoly) + + +\chapter{Field application testing of nRF9161-DK} + +Externí interference: mikrovlnka… + +\begin{itemize} + \item Urban environment (industrial plant, underground spaces, bunkers) + \begin{itemize} + \item co testovat? + \item nějaká aplikační deska pro „průmysl“? + \end{itemize} + \item Rural environment (open field, forest) + + \item Herd monitoring application (Temp+RH, Accel, Light, GPS) + \begin{itemize} + \item GPS functionality + \item FOTA + \item ARM CryptoCell + \item ARM TrustZone + \end{itemize} +\end{itemize} + + + +\chapter{Discussion} + + +\begin{itemize} + \item Scénáře použití IoT, vhodnost jednotlivých druhů komunikace pro ně Navrhněte scénáře a možnosti využití 4G/5G komunikace a využívaných standardů (URLLC, LTE-M, NB-IoT) pro průmyslovou IoT komunikaci. + + \item Srovnání experimentálnách výsledků protokolů s teoretickými předpoklady Proveďte detailní měření parametrů. Získané údaje zpracujte a srovnejte s teoretickými předpoklady a jinými v současnosti používanými komunikačními systémy. +\end{itemize} + + +\chapter{Conclusion} + + +Deadline: 31 May 2024 (2 + 4 + 5 + 4 + 5 weeks) +max. 100 pages / 20 weeks = min. 5 pages weekly |