De groeiende aanwezigheid van sensoren, actuatoren en microprocessoren in, aan en nabij vele alledaagse goederen, objecten en apparaten, en de uitwisseling van informatie daartussen en met externe diensten wordt veelal aangeduid als het ‘Internet of Things’ (IoT).
Draadloze communicatie speelt in deze trend een belangrijke rol. Ondanks dat de bandbreedtebehoefte van dergelijke apparaatjes veelal beperkt is ten opzichte van bijvoorbeeld de hoge datavolumes voor video en andere media zal de totale behoefte van IoT apparatuur wel een effect op het gebruik van radiospectrum kunnen hebben.
Het ‘Internet of Things’ bestaat uit een grote en extreem diverse groep toepassingen. Opkomende IoT toepassingsgebieden zijn onder meer domotica, automotive, personal care en assisted living. Andere toepassingsgebieden zoals (geïnstitutionaliseerde) gezondheidszorg, industrie en fabricage, ‘smart cities’ en landbouw laten ook groei zien, maar hier lijkt de initiële adaptatie van IoT langzamer.
In opdracht van de Rijksoverheid heeft Stratix dit thema uitgewerkt en de uitkomsten gepresenteerd op de 16e bijeenkomst van het Platform Cognitieve Radio NL (TU Delft). De te downloaden presentatie "Internet of Things Applications, trends and potential impact on radio spectrum" geeft een begrijpelijk goed overzicht van communicatie, netwerken en toepassingen.
Verder is nadere informatie bij Stratix te vinden over dit specifieke project.
Een deel van het verslag met conclusies en aanbevelingen uit het rapport zijn als volgt samengevat:
Regelgeving door overheid
De directie Telecommarkt van het Ministerie van Economische Zaken herziet op dit moment haar visie voor het toekomstig frequentiebeleid (als opvolger van de Nota Frequentiebeleid 2005). De snelle groei van apparaatjes met een (draadloze) dataverbinding kan hierbij speciale aandacht vereisen met betrekking tot spectrumgebruik en spectrumbeleid voor de komende jaren. Het in dit rapport beschreven onderzoek richt zich op IoT toepassingen, technologie, spectrumbeleid en trends, met een primaire focus op toepassingsgebieden waar de impact van deze trends in de komende vijf tot tien jaar vermoedelijk groot zal zijn. Het gehele rapport is te downloaden via de site van de Rijksoverheid
Standarisatie
Op dit moment vormen veel IoT applicaties verschillende afzonderlijke ecosystemen of technisch geïsoleerde ‘eilanden’. Er is een grote hoeveelheid aan standaardisatiepogingen, maar in veel toepassingsgebieden is nog geen definitieve standaard waardoor interoperabiliteit een probleem vormt. Dit gebrek aan wijdgeaccepteerde en toegepaste standaarden vormt een bottleneck voor echt grootschalige introductie en uitrol van IoT. We verwachten dat marktstandaarden in de komende jaren zullen consolideren. Overheden kunnen een rol spelen in het faciliteren van discussies tussen Nederlandse bedrijven over de richting waarin IoT standaarden zich zouden moeten ontwikkelen en bij de uitwisseling van informatie over betrokkenheid bij IoT standaardisatie.
Communicatie
Internet of Things apparaten communiceren en werken samen op verschillende operationele afstanden. We kunnen daarbij de volgende niveaus onderscheiden: ‘personal area networks’ in, om en nabij een persoon, ‘local area networks’ in een huis of kantoor, ‘metropolitan area networks’ die een stad of regio omvatten en ‘wide area networks’ of landelijk dekkende netwerken. Een belangrijke aanjager voor het succes van IoT toepassingen is de beschikbaarheid van ‘ubiquitous connectivity’ op al deze schaalniveaus, omdat dat idealiter betekent dat er in elke situatie en op elke plaats de mogelijkheid is om een geschikte, efficiënte en gemakkelijk te implementeren communicatievorm in te zetten. Communicatiemogelijkheden in zowel gelicenseerd als licentievrij spectrum en in zowel netwerken beheerd door een netwerkoperator als in netwerken beheerd door eindgebruikers spelen een rol in elk van de hierboven genoemde operationele afstanden.
IoT toepassingen worden veelal geïntroduceerd als handige maar niet essentiële toevoegingen aan bestaande toepassingen, met simpele sensoren en eenvoudige programmatuur. In de loop van de tijd kan echter de afhankelijkheid van IoT en van de onderliggende communicatie voor consumenten, bedrijven en de maatschappij ongemerkt groeien. Een andere kwestie speelt rond eigenaarschap en beheer van informatie die deze apparatuur en sensoren verzamelen. Veelal zijn ze via het internet verbonden met servers, en worden op zich lokaal functionerende toepassingen aangeboden als ‘cloud diensten’. Daarom is aandacht nodig voor privacy en veiligheid bij de verdere introductie van IoT.
Wide area netwerken
Landelijke of wide area netwerken, veelal publieke GPRS en LTE gebaseerde netwerken van mobiele operators, spelen een belangrijke rol in het verzorgen van connectiviteit op macro-schaal en met landelijke servicedekking. Deze netwerken en het gerelateerd gelicenseerde radiospectrum, zijn onder beheer van een operator die netwerkdichtheid, gebruiksniveaus en kwaliteit en beschikbaarheid van diensten in grote mate kan bijsturen of beheersen. De netwerken bieden de aanbieders of afnemers van IoT diensten connectiviteit waarbij zij zich niet hoeven te bekommeren over lokale netwerkdetails. Dekkingsgraden en beschikbaarheden van publieke mobiele netwerken worden belangrijker naarmate meer toepassingen afhankelijk van dit type communicatie zijn. Met name in landelijke gebieden kan op sommige plekken (binnenhuis)dekking van mobiele netwerken een aanvullende uitdaging vormen bij de introductie van IoT applicaties.
Metropolitan area netwerken
Voor applicaties en netwerken die werken op een stedelijk of regionaal schaalniveau, spelen zowel licentievrij spectrum (vooral 868 MHz) als gelicenseerd spectrum een rol. Er worden zowel netwerken onder beheer van een IoT dienstaanbieder als onder beheer van een netwerkoperator ingezet. De belangstelling voor laagvermogen IoT toepassingen in de licentie vrije 868 MHz band voor de uitrol van ‘metropolitan area’ netwerken neemt toe. Naar verwachting is de beschikbaarheid van dergelijk sub-1 GHz spectrum vitaal voor de verdere groei van Internet of Things op de schaal van de ‘smart city’, en het gebruik van dit spectrum zal vermoedelijk in de komende jaren een significante groei laten zien. Hierdoor zal het aantal verstoringen in deze band vermoedelijk toenemen. Het vrijmaken van aanvullend spectrum in de sub-1 GHz band voor deze toepassingen kan hiervoor een oplossing zijn. Het is raadzaam om de verkeersgroei in licentievrij sub-1 GHz banden goed te monitoren, en tegelijkertijd de mogelijkheden te onderzoeken om aanvullend sub-1 GHz spectrum licentievrij te kunnen aanbieden. Eén van de te onderzoeken opties is het 915-921 MHz spectrum, omdat deze frequentieband mogelijk in een groot deel van de wereld geharmoniseerd kan worden.
Personal and local area netwerken
Voor zowel de netwerken in en rond een persoon zelf, als in huis- en kantoornetwerken wordt licentievrij spectrum, in het bijzonder in de 2.4 GHz ISM band, veelvuldig gebruikt voor IoT toepassingen. Echter, dit 2.4 GHz spectrumdeel wordt reeds intensief gebruikt voor bijvoorbeeld dataverkeer via Wi-Fi verbindingen, en dit gebruik neemt vermoedelijk in de komende jaren alleen nog maar toe. Dit kan de bruikbaarheid voor Internet of Things toepassingen aantasten.
Speciaal voor niet-essentiële of binnenshuis toepassingen is de 5 GHz band een belangrijk alternatief, en ook zijn er ontwikkelingen richting het gebruik van de 60 GHz band. In het ideale geval kunnen deze alternatieven worden gebruikt voor verdere groeimogelijkheden van het IoT verkeer op persoonlijke en residentiele schaal. Het – huidige - beleid om het gebruik van de 5 GHz band aan te moedigen past hierbij.
Kritieke toepassingen
Veel IoT apparatuur gebruikt gedeeld, licentievrij spectrum. Dit betekent een uitdaging voor kritieke toepassingen, omdat het te verwachten is dat het beschikbare spectrum steeds drukker wordt. Er wordt voor sommige kritieke toepassingen de behoefte aan specifiek radiospectrum uitgesproken. Echter, het toewijzen van spectrum per toepassing of toepassingsgebied leidt veelal tot fragmentatie en inefficiënt gebruik van het totaal beschikbare radiospectrum. Wij raden aan om de mogelijkheid te onderzoeken om een stukje gedeeld, licentievrij spectrum te alloceren voor kritieke applicaties in het algemeen. De gebruikscondities voor dit spectrum zouden zodanig moeten zijn dat enerzijds het gebruik van dit bandgedeelte beperkt genoeg is om een hoge mate van beschikbaarheid te bieden, zonder te hoge drempels voor gebruik op te werpen.
Spectrum harmonisatie
Harmonisatie van spectrumbeleid is belangrijk voor het verdere succes van Internet of Things omdat dit mogelijkheden biedt om apparatuur en toepassingen te ontwikkelen en te fabriceren die verkocht en gebruikt kunnen worden op wereldwijde schaal. Ook worden apparaatjes, verkocht in een bepaalde regio, gemakkelijk meegenomen naar andere werelddelen, of worden deze vanuit andere werelddelen via internet gekocht. Dit zorgt mogelijk voor ongewenste interferentie in regio’s met verschillende spectrumtoewijzingen. Eventueel aanvullend IoT spectrum dient bij voorkeur wereldwijd geharmoniseerd te worden toegewezen, of anders in ieder geval op Europees niveau.
Toezicht en handhaving.
Toezicht en handhaving
De groei van het aantal apparaatjes en de variatie in protocollen in gedeeld radiospectrum maakt toezicht en handhaving steeds lastiger. Het spectrumgebruik kan sterk verschillen in plaats en tijd en de belasting van lokaal spectrum is vaak erg moeilijk te voorspellen. De rol van de toezichthouder op telecomnetwerken zou daarmee op termijn (moeten) verschuiven naar eerdere fases in het productieproces, onder meer door het zo effectief mogelijk volgen en bijsturen van wereldwijde standaardisatie en harmonisatie van spectrumgebruik, en daarnaast naar het detecteren en monitoren van mogelijke ‘bottleneck’ gebruikssituaties, waarbij tijdig het beleid, toezicht en handhaving aangepast wordt.
