Μελέτη της επικοινωνίας M2M σε LTE δίκτυα κινητών επικοινωνιών

Abstract

Ο αριθμός των δικτυωμένων συσκευών ανά τον κόσμο αυξάνεται με ραγδαίους ρυθμούς. Μάλιστα οι συσκευές αυτές δεν είναι μόνο απλοί προσωπικοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, tablets κτλ αλλά μπορεί να είναι μια οποιαδήποτε συσκευή. Αισθητήρες, μετρητές, οικιακές συσκευές, βιομηχανικά εργαλεία και μηχανήματα, αυτοκίνητα, ιατρικός εξοπλισμός είναι μόνο λίγα από τα παραδείγματα των συσκευών που είτε είναι συνδεδεμένες στο διαδίκτυο είτε θα συνδεθούν μέσα στα επόμενα χρόνια. Με αυτόν τον τρόπο οδηγούμαστε γοργά στο λεγόμενο «διαδίκτυο των πραγμάτων» (internet of things), το οποίο εκφράζει την πραγματικότητα του τεράστιου αριθμού των συσκευών που είναι δικτυωμένες και έχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις λειτουργίας. Οι απαιτήσεις αυτές διαφέρουν σε αρκετά σημεία από τις απαιτήσεις των ήδη παγιωμένων μορφών επικοινωνίας, όπως είναι η φωνή και τα δεδομένα αρχείων. Γι’ αυτόν το λόγο η νέα αυτή μορφή επικοινωνίας με τις νέες απαιτήσεις έχει αποκτήσει και διαφορετικό όνομα: επικοινωνία μηχανής προς μηχανή (Machine to Machine-M2M) ή επικοινωνία τύπου μηχανής (Machine Type Communication-MTC). Οι αντίστοιχες συσκευές ονομάζονται συσκευές Μ2Μ ή MTC. Ταυτόχρονα βέβαια αναπτύσσεται και τίθεται σε εφαρμογή το νέο πρότυπο του 3GPP στα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας, που ονομάζεται Long Term Evolution (LTE), το οποίο οδηγεί στο πρότυπο Long Term Evolution Advanced (LTE-A) για τα κινητά συστήματα τέταρτης γενιάς 4G. Τα πρότυπο 3GPP LTE/LTE-A ορίζει κάποιους μηχανισμούς (Semi Persistent Scheduling-SPS, Discontinuous Reception/Transmission-DRX, επίπεδη IP αρχιτεκτονική), οι οποίοι φαίνονται κατάλληλοι για να προσφέρουν πρόσβαση στις MTC συσκευές που είτε είναι ήδη, είτε θα συνδεθούν στο δίκτυο τα επόμενα χρόνια. Η επικράτηση μάλιστα του προτύπου 3GPP LTE/LTE-A έναντι του προτύπου IEEE WiMAX εξασφαλίζει ότι η ανάπτυξη των δικτύων LTE θα είναι καθολική για να καλύψει της απαιτήσεις επικοινωνίας φωνής των περισσοτέρων χωρών. Αυτό σημαίνει πως αν το ίδιο δίκτυο μπορεί να καλύψει και τις απαιτήσεις της M2M επικοινωνίας χωρίς την πρόσθετη ανάπτυξη επιπλέον υποδομών, η εγκατάσταση MTC συσκευών για M2M εφαρμογές και η επέκταση τους μπορεί να γίνει άμεσα και χωρίς ιδιαίτερο κόστος. Η εργασία αυτή εξετάζει αυτήν τη δυνατότητα. Δηλαδή κατά πόσο και ποιες M2M εφαρμογές μπορούν να εξυπηρετηθούν από τα δίκτυα LTE/LTE-A, θωρώντας κάθε MTC συσκευή σαν ένα απλό τερματικό του δικτύου, χωρίς τη χρησιμοποίηση aggregators ή femtocells.