\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