הדור הראשון G’)1′) של התקשורת הסלולרית הופיע לראשונה בשנות ה- 70 של המאה ה-20 מערכות אנלוגיות טיפלו בתעבורה והמכשירים היו מסורבלים ויקרים. אבל הרעיון נתפס ועד שנת 1990 מספר המנויים ברחבי העולם הגיע ל-20 מיליון. נרוץ קדימה 28 שנים ועל פי נתוני ה- GSMA, ארגון המייצג את האינטרסים של מפעילי הסלולר, בסיס המנויים חצה לאחרונה את קו החמש מיליארד מנויים. והדור האחרון של הטכנולוגיה הסלולרית, LTE G4, מגיע כעת לאחוזי חדירה של מעל 50% ביותר מ- 70 מדינות ברחבי העולם, ותומך בשירותי סטרימינג HD זולים שלא היה ניתן אפילו לדמיין אותם לפני עשר שנים.
תהליך ההבשלה והצמיחה המתמשך של הסלולר איפשר למהנדסים למטב את הטכנולוגיה כך שתיתן מענה לדרישות הצרכנים ודרישות המסחר של נוכחות בכל מקום, אמינות, אבטחה וקלות שימוש. בנוסף זה העניק לספקי הסלולר את ההכנסה והזמן שנדרשו על מנת לבנות ולהגדיל את התשתית הענקית הנדרשת כדי לתמוך בכיסוי גלובלי.
הטכנולוגיה הסלולרית מציעה כיסוי טוב יותר מכל טכנולוגיה אלחוטית אחרת. האמינות שלה מתבססת על שנים של עידון וליטוש טכני מתמיד, המתרחש באמצעות תחרות עזה בין המפעילים. אבטחה – שיקול מרכזי עבור מהנדסים הבונים מערכות אלחוטיות – היא עדיפות מקצה לקצה עבור רשתות סלולריות. תפוקה גבוהה מובנית כדי לענות על דרישות הגישה של מיליוני מנויים לסטרימינג גישה הזרמת וידאו ושירותים עתירי נתונים. חוזקות אלה מועצמות על ידי איכות השירות הגבוהה (QoS), הנובעת מהרגולציה, הרישוי והניהול של טווח ההקצאות המשמשות לתקשורת סלולרית.
היתרונות של הטכנולוגיה הסלולרית משכו את תשומת ליבם של מהנדסים שהוטלה עליהם המשימה של בניית האינטרנט של הדברים (IoT). הסלולר מבטיח פתרונות הן לחיבור ישיר של חיישני IoT של רשתות תקשורת רחבות ארוכות טווח במתח נמוך (LPWANs), אל ה- Cloud או יצירה של LPWANS המאפשרות שערים ל- Cloud עבור רשתות תקשורת מקומיות (LANs) המופעלות על ידי טכנולוגיות אלחוטיות קצרות טווח כגון Bluetooth Low energy (Bluetooth LE) או Thread. אבל עדיין דרושה עבודה רבה לפני שהחזון הופך למציאות.
עשרות שנים של פיתוח הובילו לטכנולוגיית הפס הרחב הסלולרית הקיימת כיום
הרחבת טווח הסלולר
טכנולוגיה סלולרית בתפוקה גבוהה היא מורכבת ויקרה מאוד, והחומרה מגושמת וצורכת הספק גבוה.
הצרכנים מוכנים לשאת את העלות ולהטעין את המכשירים שלהם מדי יום משום שהטכנולוגיה מספקת גישה חלקה לשירותים להם הם משתוקקים. אבל עבור מהנדסי IoT, החסרונות של עלות התפוקה, המורכבות וצריכת ההספק הגבוה של הטכנולוגיה הסלולרית מקשים על בניית הרשתות של מאות חיישנים קומפקטיים, המופעלים על ידי סוללות, שיעמדו ביסוד ה- IoT.
מודמים סלולריים מצאו נישה לחיבור נכסים מרוחקים ויקרים לענן. למשל, מכשירים אלקטרוניים חכמים (IEDs) המשמשים לשלוט בהפצה חכמה של חשמל ברשתות באופן שגרתי ולשלוח מידע בחזרה למרכז שליטה. דוגמא נוספת מפעילים של ציוד מסחרי כגון מכונות אוטומטיות (הממוקמות במקומות ציבוריים כגון תחנות רכבת) יכולים לקצץ בעלויות התפעול באמצעות השימוש במודם הסלולרי על מנת לשלוח מידע חזרה למטה המרכזי, במקום לשלוח שירות הפעלה לבדיקה ידנית של רמות המלאי. מודמים סלולריים פופולריים גם בקרב חברות אבטחה שלא יכולות להסתכן בטכנולוגיות אלחוטיות פחות אמינות, כגון Wi-Fi.
אבל מכשירים והתקנים אלו אינם מתאימים ליישומי IoT. ראשית, רבים משתמשים ברשתות דור G2 מהדור הקודם, אשר מתבצעות בהדרגה – השימוש בהקצאות הספקטרום נעשה באופן לא יעיל, והן נחוצות מאוד לתעבורה של הדורות 4G ו- 5G העתידי – והן ייעלמו כמעט לחלוטין עד שנת 2025. שנית, המודמים הסלולריים G2, G3 ו- LTE G4 הינם יקרים, מגושמים, וזקוקים להספק רב משום שהם תוכננו כך שיעמדו במפרטים של 3GPP עבור קטגוריית תפעול גבוהה יותר (תפוקה רבה יותר).
לאחר ההכרה בחסרונות של המודמים המסורתיים בכל הנוגע לדרישות הייחודיות ומוקטנות עלות, תפוקה והספק של ה- IoT, ה- 3GPP הרחיב את הקטגוריות של המודמים כך שיכללו את LTE-M ו- .NB-IoT צעד זה עודד את הפיתוח של מודמים LTE G4 ליישומי IoT .
“סדרת nRF91 של Nordic מבטיחה להביא את הטכנולוגיה הסלולרית לכל דבר מעבר לטלפון החכם”
מיועד עבור IoT
בשלוש השנים האחרונות, המהנדסים בחברת Nordic Semiconductor שבסיסה בנורבגיה, שילבו את מומחיות ה- LTE שלהם עם Ultra low Power wids, על מנת לפתח פתרון IoT סלולרי מיטבי העומד במפרטי 3GPPS LTE-M and NB-IOT
התוצאה היא סדרת nRF91 במארז system in package ,פתרון IoT סלולרי בהספק נמוך ואולטרה קומפקטי. משום שהוא נועד לענות על הדרישות הייחודיות של ה- IoT, מתכנני המוצר אימצו גישה שונה לחלוטין מזו המשמשת עבור המודולים הסלולריים הקונבנציונליים והוסיפו מגוון תכונות שלא נראו עד כה בשוק הסלולרי.
לדוגמה, בסדרת nRF91 המשולבת לתוך מארז של m1 X16 X 10 יש מיקרופרוססור מעבד רב עוצמה ARM Cortex M33, מודם וטרנסיבר LTE, RF מ- Qorvo, ניהול צריכת הספק, Flash ו- RAM, בתוספת קריסטל ורכיבים פסיביים. באמצעות אינטגרציה גבוהה זו והתאמתה לתפעול גלובלי, ה nRF91 מתגבר על החסרונות של הסלולר עבור פריסות LPWAN וכן מספק את מערך ההסמכות המקיפות הנדרשות על מנת לעשות שימוש בטכנולוגיה סלולרית.
החברה Nordic היתה חלוצה בפיתוח והטמעה פשוטה של אלחוט בפתרונות ה- Bluetooth LE שלה. החברה מסווה את המורכבות הבסיסית של מהנדסי RF על ידי אספקת שבב יחיד מלא (רדיו יחד עם מעבד) וחומרה אלחוטית ואספקת פרוטוקולי RF. הפיתוח הפך לקל יותר על ידי מתן כלים שעשו שימוש בסביבות תכנון מוכרות עבור הנדסת יישומים וקבצי קוד, תוך שמירה על הפרדת פרוטוקול RF מתוכנת היישום. גישה כזו אפשרה לאלפי מפתחים שחסר להם ידע RF ליצור מוצרים אלחוטיים חדשניים ומצליחים מבחינה מסחרית.
אסטרטגיה זו הביאה להפצה של טכנולוגיית Bluetooth LE של חברת Nordic בכל רחבי העולם. סדרת nRF91 מבטיחה לעשות את אותו הדבר על ידי הבאת הטכנולוגיה הסלולרית לכל דבר מעבר לטלפון החכם.
