Конвергенция беспроводных технологий от Telit
Компания Telit первой среди производителей модулей сотовой связи начала создавать M2M-устройства, работающие в разных стандартах и разных частотных диапазонах, но совместимые при этом повыводно. Первоначально это была линейка xE910 [1], в которой сейчас присутствуют около 50 модификаций, работающих во всех современных стандартах — от GSM и CDMA до LTE различных категорий. Другая линейка — радиомодули ISM-диапазонов — также содержит полностью совместимые модули стандартов ZigBee, Wireless MBUS и проприетарной технологии Star Network. В результате приобретения компанией Telit ведущего мирового производителя Bluetooth-модулей Stollmann появилась еще одна серия — BlueMod, включающая изделия, поддерживающие обмен данными во всех модификациях Bluetooth, от 2.1 до 5.0, и также выполненные в одном форм-факторе [2]. Другие производители модулей передачи данных для IoT через некоторое время, осознав перспективность такого подхода, также начали изготавливать модули сотовой связи в собственных форм-факторах, но совместимые между собою. Однако выпускать модули различных беспроводных технологий (не только сотовой связи) с повыводной совместимостью до сих пор пока никто не решался.
На рис. 1 изображены основные современные технологии беспроводной связи IoT в разрезе ключевых характеристик — скорости передачи данных и дальности действия. Как видим, большинство технологий пересекаются между собой как в одной, так и в другой плоскости, а это означает, что для решения одной и той же задачи могут быть использованы модули на основе различных технологий, и выбор уже будет производиться на основании дополнительных требований, таких как время автономной работы, наличие на данной территории покрытия нужной технологией, или стоимостных характеристик.
И вновь Telit выступил пионером среди производителей IoT-модулей. За основу для линейки была взята уже выпускающаяся серия модулей сотовой связи xE866 [3]. В настоящее время в нее входят:
- GE866-QUAD (GSM/GPRS);
- UE866 (две модификации модулей 3G для Европы и США);
- LE866 (варианты LTE Cat.1 для США, Японии и Южной Кореи).
Дополнять линейку будут:
- NE866B1(NB IoT);
- ME866A1(LTE Cat M1 для США);
- RE866 (совмещенный модуль LoRa + Bluetooth 5.0);
- WE866A1-P (WiFi IEEE 802.11 b/g/n).
В таблице 1 приведены сравнительные характеристики выпускаемых и перспективных модулей серии xE866. Рассмотрим вкратце особенности и основные области применения этих модулей.
Параметр |
||||||||||||
Модификации |
GE 866-QUAD |
UE 866-EU |
UE 866-N3G |
LE 866-SV1 |
LE 866-NA |
LE 866-KK1 |
LE 866 -JS |
ME 866 A1-NV |
ME 866 A1-NA |
NE 866 B1 |
WE 866 A1-P |
RE866 |
Технология |
GSM/ GPRS |
3G GSM/ GPRS |
3G |
LTE Cat 1 |
LTE Cat M1 |
LTE NB IoT |
WiFi |
LoRa Bluetooth 5.0 |
||||
Частотные диапазоны, МГЦ |
850/ 900/ 1800/ 1900 |
900/ 2100 и 900/ 1800 |
850/ 1900 |
700/ 1700 |
700/ 1700/ 1900 |
900/ 1800 |
900/ 2100 |
700/ 700 |
700/ 1700/ 1900 |
800/ 900 |
2400 |
868 и 2400 |
Скорость передачи данных (UL/DL) |
9,6/38,4 кбит/с |
5,76/7,2 Мбит/c |
5/10 Мбит/c |
1 Мбит/c в обе стороны |
20/250 кбит/с |
до 72 Мбит/с |
250 бит/с –50 кбит/c (LoRa) до 40 кбит/с (BLE) |
|||||
Излучаемая мощность, дБм |
33 |
24/33 |
24 |
23 |
20/23 |
23 |
17 |
14 |
||||
Мобильность |
Да |
Да |
Да |
Да |
Нет |
Нет |
Да |
|||||
Дальность, км |
До 15 |
До 15 |
До 10 |
До 11 |
До 11 |
До 15 |
До 0,1 |
До 11 |
||||
Интегральное энергопотребление |
Высокое |
Высокое |
Среднее |
Низкое |
Сверх-низкое |
Низкое |
Низкое |
|||||
Регион использования |
Весь мир |
Европа |
США |
США |
США |
Ю. Корея |
Япо-ния |
США |
США |
Европа |
Весь мир |
Весь мир |
Лицензирование |
Требуется |
Не требуется |
GE866-QUAD, благодаря относительно низкому (в сегменте GSM/GPRS) потреблению и распространенности сетей 2G, уже сейчас массово применяется в таких приложениях, как автомобильные маяки/закладки, охранная техника и трекеры [4].
UE866-EU обладает минимальными габаритами и стоимостью среди 3G-модулей, соответствует ГОСТ Р 54620-11 («ЭРА-ГЛОНАСС»); применяется в проектах терминалов УВЭОС («ЭРА-ГЛОНАСС») и других проектах, где важна поддержка 3G [5].
LE866 активно применяется на рынке США, где 2G-сети уже не работают и, более того, вскоре планируется закрытие 3G-сетей. Аналогичная ситуация наблюдается и в наиболее технологически развитых азиатских странах — Японии и Южной Корее [6].
ME866 — потенциальная замена технологии 3G в США. Благодаря пониженному энергопотреблению и невысокой цене модуль имеет все шансы выйти в лидеры по использованию в приложениях IoT на североамериканском континенте [7].
NE866 не предназначен для мобильных приложений, т. к. технология NB IoT предусматривает работу модуля только в стационарном режиме. Кроме того, задержка передачи данных в NB IoT может составлять десятки секунд, что тоже ограничивает его применение. Однако ключевым преимуществом NE866 является сверхнизкое энергопотребление: устройство может работать от одной батарейки 5–10 лет. Кроме того, это самый дешевый модуль в серии. Все вышеперечисленное делает NE866 особенно пригодным для применения в счетчиках воды/газа и других стационарных датчиках, не требующих внешнего питания [8].
WE866 предназначен для видеоохраны и диверсификации трекеров (в трекер устанавливается либо 2G/3G/4G-модуль Telit xE866, либо, для оффлайнового варианта, WE866) [9].
RE866, благодаря двухрежимности (Bluetooth 5.0 + LoRa), может использоваться в различных приложениях: как нелицензируемая альтернатива NE866 в стационарных применениях, в Mesh-сетях Bluetooth 5.0, а также как шлюз Bluetooth–LoRa. Модуль, так же, как и NE866, рассчитан на автономное питание [10].
Все модули xE866, помимо одинаковой распиновки, унифицированы по напряжению питания, интерфейсным уровням, температурному диапазону (-40…+85 °C) и другим параметрам. В подавляющем большинстве случаев замена одного модуля линейки на другой не потребует вообще никаких аппаратных доработок изделия (за исключением, возможно, применяемой антенны — в случае другого частотного диапазона).
Отладочный набор Telit (рис. 2), применяемый для всех модулей линейки xE866, также унифицирован [11]. Он состоит из базовой платы EVK M2M Air и мезонинов с соответствующим модулем. Базовая плата содержит основные интерфейсы, такие как источник питания, держатель SIM-карты, звуковые выходы, RS-232, USB 1.1, а также кнопки включения и сброса. Мезонины выпускаются для всех модулей линейки xE866. Набор основных интерфейсов реализован на базовой плате, специфичные же для каждого модуля интерфейсы (такие как антенна, входы/выходы, АЦП/ЦАП и пр.) выведены на разъемы мезонина.
Поскольку однозначно пока неизвестно, какие новые технологии в ближайшее время получат наибольшее распространение, разработчики «вещей» для IoT могут делать унифицированные устройства — дизайн с универсальным посадочным местом xE866, а затем монтировать необходимый модуль без необходимости аппаратной переработки. Характерный пример — NB IoT. Сама технология пока только тестируется операторами в опытных зонах, тем не менее модуль NE866B1 уже готовится к массовому производству, а отлаживать алгоритмы работы конечного изделия можно и на других, серийно выпускаемых модулях серии xE866. Это даст возможность максимально быстро выйти на новые сегменты рынка или продавать уже готовый продукт в другие страны и тем самым получить существенное преимущество, что весьма важно в условиях жесткой конкуренции, все более и более усиливающейся в современном мире.
- Рудневский А. Telit xE910: один дизайн — множество применений // Беспроводные технологии. 2013. № 2.
- Рудневский А. Новая линейка модулей Bluetooth компании Telit //Беспроводные технологии. 2016. № 3.
- Рудневский А. Новая концепция унификации Telit: «гнездовая» система в семействе xE866 //Беспроводные технологии. 2016. № 2.
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/products/Downloads/2G/Telit_GE866-QUAD_Datasheet.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/products/Downloads/3G/Telit_UE866_Datasheet_AG.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/media/products/cellular/4_G/LE866/Telit_LE866_Datasheet_AG.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/media/products/cellular/4_G/LE866/Telit_ME866A1_Datasheet.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/media/products/cellular/4_G/LE866/Telit_NE866B1_Datasheet_2.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/products/Downloads/sr-rf/me70-169/Telit_WE866A1-P_Datasheet.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/products/Downloads/sr-rf/me70-169/Telit_RE866_Datasheet_1.pdf /ссылка утрачена/
- www.telit.com/fileadmin/user_upload/products/Downloads/2G/Telit_GE866-QUAD_Datasheet.pdf /ссылка утрачена/