1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
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
|
