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
|
% Vysázení stránky s rozšířeným abstraktem
% (týká se pouze bc. a dp. prací psaných v angličtině, viz Směrnice rektora 72/2017)
\cleardoublepage
\noindent
{\large\sffamily\bfseries\MakeUppercase{Rozšířený abstrakt}}
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou implementace moderních mobilních komunikačních technologií do vestavných zařízení. Cílem práce je detailně prostudovat a popsat základní principy fungování sítí 4G a 5G, konkrétně NB-IoT a LTE-M se zvláštním zaměřením na jejich aplikace v kontextu Internetu věcí (IoT) a nízkoenergetických zařízení.
Práce je rozdělena na teoretickou a praktickou část. V teoretické části je popsána evoluce mobilních sítí, počínaje staršími generacemi a postupně se věnuje detailům technologií 4G, zejména LTE (Long-Term Evolution) a jejím variantám optimalizovaným pro IoT, jako jsou LTE-M (LTE for Machine-Type Communication) a NB-IoT (Narrowband IoT). Dále jsou rozebrány klíčové aspekty nastupující generace 5G sítí, včetně jejich architektury, frekvenčních pásem a potenciálu pro masivní nasazení IoT zařízení. Pozornost je věnována charakteristikám důležitým pro vestavné systémy, jako jsou nízká spotřeba energie, široké pokrytí, spolehlivost přenosu dat a bezpečnost. Diskutovány jsou rovněž relevantní komunikační protokoly a služby využívané v těchto systémech.
Praktická část práce se soustředí na konkrétní implementaci a experimentální ověření vlastností vybraných komunikačních modulů. Autor pro tento účel využívá moderní vývojové platformy, konkrétně moduly nRF9160 a nRF9161 od společnosti Nordic Semiconductor, které integrují mobilní konektivitu (LTE-M/NB-IoT) a často také podporu pro globální polohové systémy (GPS/GNSS). Součástí praktické části je návrh a realizace demonstračního zařízení, jehož elektronická schémata jsou uvedena v příloze. Pro vyhodnocení výkonnostních parametrů autor provedl sérii měření zaměřených na různé aspekty, jako je spotřeba energie (pravděpodobně s využitím nástroje jako Nordic Power Profiler Kit II), kvalita přijímaného signálu (RSRP, SNR), rychlost datových přenosů a případně přesnost lokalizace.
Výsledky těchto měření jsou podrobně zdokumentovány v přílohách práce formou tabulek a grafů, zvlášť pro modul nRF9160 a nRF9161. V rámci diskuse autor analyzuje naměřená data, porovnává vlastnosti testovaných modulů a hodnotí jejich vhodnost pro nasazení v různých typech vestavných aplikací. Závěrem práce shrnuje dosažené poznatky, hodnotí splnění stanovených cílů a naznačuje možné směry budoucího vývoje a aplikační potenciál 4G/5G technologií v dynamicky se rozvíjející oblasti embedded systémů.
%\\
%Výtah ze směrnice rektora 72/2017:\\
%\emph{Bakalářská a diplomová práce předložená v angličtině musí obsahovat rozšířený abstrakt v češtině
%nebo slovenštině (čl. 15). To se netýká studentů, kteří studují studijní program akreditovaný v
%angličtině.}
%(čl. 3, par. 7)\\
%\emph{Nebude-li vnitřní normou stanoveno jinak, doporučuje se rozšířený abstrakt o rozsahu přibližně 3
%normostrany, který bude obsahovat úvod, popis řešení a shrnutí a~zhodnocení výsledků.}
%(čl. 15, par. 5)
%Tato semestrální práce provádí úvod do problematiky využití 4G a 5G mobilních sítí pro elektronická zařízení v oblasti internetu věcí (IoT).
%
%První část práce se zaměřuje na přehled IoT protokolů pro 4G a 5G mobilní sítě (NB-IoT, LTE-M, URLLC), které jsou speciálně navrženy tak, aby splňovaly požadavky moderních IoT zařízení, jako jsou nízká spotřeba energie, vysoký datový tok, nízké komunikační zpoždění, vysoká spolehlivost a škálovatelnost.
%
%Druhá část práce popisuje dva moderní čipsety použitelné pro konstrukci IoT zařízení s 4G/5G konektivitou - RM520N od firmy Quectel a nRF9160 od firmy Nordic Semiconductor, uvádí jejich základní parametry a přehled dostupných vývojových modulů z různých zdrojů.
%
%Třetí část práce demonstruje praktický příklad využití vývojového modulu nRF9160 DK jako komunikační základny kombinovaného elektronického zabezpečovacího a požárního systému (EZS/EPS) s LPWAN konektivitou, využívajícího 4 senzory (pohybový senzor PIR HC-SR501, senzor hořlavých plynů MQ-2, teplotní senzor LM35, magnetický senzor otevření dveří/okna DRV5033), s lokální signalizací simulovanou 4 LED na vývojovém modulu, možností uživatelské lokální (de)aktivace jednotlivých senzorů pomocí 4 tlačítek a přepínačů na vývojovém modulu a s přenosem poplachových dat pomocí MQTT protokolu na virtuální server simulující pult centrální ochrany (PCO).
%
%Závěrečnou částí semestrální práce je přehled náplně navazujícího bakalářského projektu, který se bude zabývat možnostmi využití 4G/5G mobilních sítí pro průmyslovou IoT komunikaci, s experimentálním měřením parametrů komunikace, jejich srovnáním s teoretickými předpoklady a jinými v současnosti používanými komunikačními systémy.
|
