Hoe intelligente machines het GSM-netwerk kunnen overnemen

In 1991 pleegde de toenmalige Finse premier, Harri Holkeri, een telefoontje dat de geschiedenis zou ingaan, althans wat de trivia-fans betreft. Dit was de eerste oproep die werd gedaan met behulp van het GSM-telefoonprotocol dat sindsdien de mobiele telecommunicatienetwerken over de hele wereld domineert. In 2008 waren meer dan drie miljard mensen aangesloten op dit netwerk.

GSM is een zogenaamde tweede generatie technologie en is sindsdien vervangen door 3G- en 4G-netwerken. Nu overwegen beleidsmakers op het gebied van telecommunicatie over de hele wereld het GSM-netwerk uit te schakelen en andere toepassingen te zoeken voor de radiofrequenties die eraan zijn toegewezen. De Chinese stad Macau zal de eerste zijn, die van plan is zijn gsm-netwerken vanaf juni volgend jaar uit te faseren.

Dat is misschien een kortzichtige beslissing. Vandaag zeggen de Duitse Corrales Madueňo en een paar vrienden van de universiteit van Aalborg in Denemarken dat het GSM-systeem een ​​speciaal netwerk moet worden voor intelligente machines om met elkaar te communiceren. Ze hebben de capaciteit van zo'n netwerk berekend en hoe het de communicatieruggengraat kan worden van een nieuwe generatie slimme meters.

Onze bevindingen tonen aan dat GSM-netwerken, met een geschikte re-engineering, een verrassend groot aantal M2M-apparaten (machine-to-machine) kunnen ondersteunen, zelfs op één enkel frequentiekanaal, zeggen Madueňo en co.

Een van de grootste uitdagingen voor netwerkingenieurs is manieren te vinden om de snelheid waarmee individuen gegevens kunnen verzenden en ontvangen, te verhogen. De nieuwste 4G-netwerken kunnen gegevens downloaden met snelheden tot een gigabit per seconde. Daarentegen beheert GSM minder dan 300 kilobits per seconde. Daarom raakt gsm steeds meer achterhaald voor smartphonegebruikers.

De uitdaging voor communicatie tussen machines is echter anders. Het doel is hier niet om de totale datasnelheid te verhogen, maar om deze efficiënt naar veel terminals te distribueren. De wereldwijde dekking van GSM maakt het dus een ideaal voertuig voor dit soort communicatie.

Om erachter te komen of het netwerk een toekomstige generatie slimme meters aankan, berekenden Madueňo en co de cijfers die waarschijnlijk in een standaard voorstedelijke omgeving zullen verschijnen, samen met hoe vaak ze waarschijnlijk gegevens zullen verzenden en hoeveel.

Ze gaan ervan uit dat er binnen een straal van 1000 meter van een standaard basisstation, met ongeveer drie slimme meters per huis, waarschijnlijk meer dan 20.000 apparaten zijn die met elkaar concurreren om via het netwerk te communiceren. Deze variëren van slimme gas- en elektriciteitsmeters die om de paar minuten gegevens verzenden tot creditcardmachines in lokale winkels en zelfs verkeerssensoren en filmverhuurmachines. De meeste zullen waarschijnlijk niet meer dan een paar honderd bytes tegelijk verzenden en vaak zeer zelden.

Madueňo en co zeggen dat het netwerk efficiënter kan worden gemaakt door aan te nemen dat veel van de apparaten zeer vergelijkbare vereisten zullen hebben waaraan kan worden voldaan veel met enkele eenvoudige technische wijzigingen.

Deze veranderingen moeten het netwerk efficiënter maken. Ze berekenen verder dat een GSM-cel die op een enkele frequentie werkt, tot 70 berichten per seconde kan ondersteunen. Dit vertaalt zich in ongeveer 13.000 slimme meters die elke vijf minuten rapporteren. Dat is 133 procent meer dan mogelijk is met de huidige GSM-netwerkstandaarden.

Dat is een interessant idee. Als een wereldwijd netwerk van de grond af zou moeten worden gestart om aan de communicatie-eisen van slimme meters te voldoen, zou dat een flinke uitdaging zijn. Het is dus logisch om hiervoor een bestaande bron te gebruiken.

Hoewel de technische uitdagingen eenvoudig lijken, zal het een moeilijkere hindernis zijn om wereldwijde overeenstemming te krijgen om GSM op deze manier te gebruiken. Radiofrequentie-vastgoed is een waardevol goed, dus wees niet verbaasd als er een felle strijd in het verschiet ligt voor degenen die dit idee steunen.

Referentie: arxiv.org/abs/1410.6627 : Herontwikkeling van GSM/GPRS naar een speciaal netwerk voor massale slimme meters

zich verstoppen