Μελέτη συστήματος στενής ζώνης IoT (NB-IoT) διαμέσου δορυφόρου

Abstract

Οι ασύρματες επικοινωνίες εξελίσσονται με ραγδαίους ρυθμούς φέρνοντας συνεχώς στο προσκήνιο νέες τεχνολογίες όπως το διαδίκτυο των πραγμάτων (ΙοΤ). Το όραμα του ΙοΤ είναι να παρέχει πρόσβαση στο διαδίκτυο σε οποιαδήποτε συσκευή που διαθέτει πομποδέκτη κάθε στιγμή και σε κάθε μέρος. Ωστόσο υπάρχουν περιοχές όπου το επίγειο δίκτυο δεν μπορεί να καλύψει ορισμένες απομακρυσμένες περιοχές όπως για παράδειγμα έρημος, παράκτιες περιοχές. Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η μελέτη συστήματος στενής ζώνης ΙοΤ (ΝΒ-ΙοΤ) διαμέσου δορυφόρου. Οι συσκευές NB-IoT είναι σε απομακρυσμένες περιοχές όπου υπάρχει περιορισμένη ή καθόλου επικοινωνιακή υποδομή. Η χρήση δορυφόρων μπορεί να δώσει μια εφικτή λύση για την επικοινωνία των συσκευών που βρίσκονται στις συγκεκριμένες περιοχές. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας θα εξεταστεί το link budget, η καθυστέρηση διάδοσης για τους δορυφόρους GEO και LEO, καθώς και το doppler shift. Στην αρχή της διατριβής γίνεται αναφορά για το ΙοΤ καθώς και για τα δίκτυα χαμηλής ισχύος ευρείας περιοχής (LPWAN). Το ΝΒ-ΙοΤ έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα άλλα δίκτυα LPWAN. Ένα βασικό πλεονέκτημα είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιήσει σταθμούς βάσης και υποδομές πυρήνα LTE αντί να αναπτύξει νέο εξοπλισμό, και επομένως να χρησιμοποιήσει ήδη υπάρχουσες άδειες φάσματος και λειτουργικές υπηρεσίες και μελλοντικά θα μπορεί να χρησιμοποιήσει τις υποδομές των ανερχόμενων δικτύων πέμπτης γενιάς 5G. Στην συνέχεια γίνεται θεωρητική μελέτη για το δίκτυο NB-IoT σύμφωνα με το 3GPP για την έκδοση 13 και 14. Μετά ακολουθεί θεωρητική μελέτη για τις δορυφορικές επικοινωνίες ώστε στην συνέχεια να γίνει μελέτη για την χρήση δορυφόρου για επικοινωνίες ΝΒ-ΙοΤ. Ο GEO ή ο LEO δορυφόρος είναι ένας απλός επαναλήπτης OFDM ενός επιπέδου με κάποια ειδικά χαρακτηριστικά, όπως κέρδη κεραίας και / ή λειτουργικούς ενισχυτές UL / DL για την παροχή του κατάλληλου προϋπολογισμού ζεύξης (Link Budget). Γίνεται υπολογισμός Link Budget για δορυφόρους GEO και LEO και μελέτη προβλημάτων του δορυφορικού καναλιού όπως καθυστερήσεις και μετατόπιση doppler. Οι καθυστερήσεις και η μετατόπιση doppler δημιουργούν προβλήματα στην επικοινωνία δορυφόρου-τερματικών συσκευών, αλλά μπορούν να αντιμετωπιστούν από τροποποίηση των προδιαγραφών και από άλλες υπάρχουσες τεχνικές που καθιστούν ελάχιστες αλλαγές στο πρότυπο.