Hvordan intelligente maskiner kunne overtage GSM-netværket

Tilbage i 1991 foretog den daværende finske premierminister, Harri Holkeri, et telefonopkald, der ville gå over i historien, i hvert fald hvad trivia-fans angår. Dette var det første opkald, der blev foretaget ved hjælp af GSM-telefonprotokollen, der siden har domineret mobile telekommunikationsnetværk rundt om i verden. I 2008 var mere end tre milliarder mennesker forbundet til dette netværk.

GSM er en såkaldt andengenerationsteknologi, og siden da er den blevet afløst af 3G- og 4G-netværk. Nu overvejer telekommunikationspolitikere over hele verden at slukke for GSM-nettet og finde andre anvendelser for de radiofrekvenser, der er allokeret til det. Den kinesiske by Macau står til at blive den første, efter at have planlagt at udfase sine GSM-netværk fra juni næste år.

Det kan være en kortsigtet beslutning. I dag siger tyske Corrales Madueňo og et par venner på Aalborg Universitet i Danmark, at GSM-systemet skal blive et dedikeret netværk for intelligente maskiner til at kommunikere med hinanden. De har beregnet kapaciteten af ​​et sådant netværk, og hvordan det kunne blive kommunikationsrygraden i en ny generation af smarte målere.

Vores resultater viser, at med en passende omstrukturering kan GSM-netværk understøtte en overraskende massiv M2M (maskine-til-maskine) enheder på selv en enkelt frekvenskanal, siger Madueňo og co.

En af de største udfordringer for netværksingeniører er at finde måder at øge hastigheden, hvormed enkeltpersoner kan sende og modtage data. De nyeste 4G-netværk er i stand til at downloade data med hastigheder på op til en gigabit per sekund. Derimod klarer GSM mindre end 300 kilobits i sekundet. Det er grunden til, at GSM bliver mere og mere forældet for smartphone-brugere.

Udfordringen for maskine-til-maskine-kommunikation er imidlertid anderledes. Her er målet ikke at øge den samlede datahastighed, men at distribuere den effektivt til mange terminaler. Så den globale dækning af GSM gør det til et ideelt køretøj til denne form for kommunikation.

For at finde ud af, om netværket kunne håndtere en fremtidig generation af smarte målere, beregnede Madueňo og co de tal, der sandsynligvis vil dukke op i en standard forstadsindstilling sammen med, hvor ofte de sandsynligvis vil sende data og hvor meget.

De antager, at der inden for en radius på 1.000 meter fra en standardbasestation, med cirka tre smarte målere pr. hjem, sandsynligvis vil være over 20.000 enheder, der konkurrerer om at kommunikere over netværket. Disse spænder fra smarte gas- og elmålere, der sender data med få minutters mellemrum, til kreditkortmaskiner i lokale butikker og endda trafiksensorer og filmudlejningsmaskiner. De fleste vil sandsynligvis ikke sende mere end et par hundrede bytes ad gangen og ofte meget sjældent.

Madueňo og co siger, at netværket kan gøres mere effektivt ved at antage, at mange af enhederne vil have meget ens krav, som kan imødekommes en masse med nogle enkle tekniske ændringer.

Disse ændringer skulle gøre netværket mere effektivt. De fortsætter med at beregne, at en GSM-celle, der opererer på en enkelt frekvens, kan understøtte op til 70 beskeder i sekundet. Dette svarer til cirka 13.000 smarte målere, der rapporterer hvert femte minut. Det er 133 procent mere, end det er muligt med de nuværende GSM-netværksstandarder.

Det er en interessant idé. Hvis et globalt netværk skulle startes fra bunden for at imødekomme kommunikationskravene til smarte målere, ville det være en betydelig udfordring. Så det giver mening at bruge en eksisterende ressource til dette formål.

Selvom de tekniske udfordringer virker ligetil, vil en sværere hindring være at få global aftale om at bruge GSM på denne måde. Radiofrekvensejendomme er en værdifuld vare, så bliv ikke overrasket, hvis der er en hård kamp forude for dem, der bakker op om denne idé.

Ref: arxiv.org/abs/1410.6627 : Omstrukturering af GSM/GPRS mod et dedikeret netværk til massiv smart måling

skjule