Misurare l'intensità del segnale cellulare per connessioni stabili dei dispositivi IoT

Quando si parla di cellulari, ormai la maggior parte delle persone pensa agli smartphone e al modo in cui ci aiutano a tenere i contatti e reperire informazioni. Ma noi ingegneri alle prese con lo sviluppo di una rete dispositivi per l'Internet delle cose (IoT) vediamo le cose da una prospettiva molto diversa. Vediamo vuoti di segnale, ritardi nelle informazioni mission-critical e le molte possibili fonti di interferenza. Non è confortante, visto che le reti IoT non connettono solo interruttori e dispositivi di domotica ma anche sistemi critici controllati da governi, comuni e industrie. Conforta però sapere che l'utilizzo di un piccolo analizzatore nella fase di sviluppo può fare molto per evitare gli incidenti causati dalla caduta del segnale.

Figura 1: SNYPER-LTEM Graphyte può misurare l'intensità del segnale dalle stazioni base delle classiche reti 2G/3G e LTE ma anche i segnali nelle bande IoT Cat M e LTE Cat NB. (Immagine per gentile concessione di Siretta)

Esistono parecchie tecnologie come Wi-Fi e Bluetooth utili per connettere i dispositivi IoT a Internet, ma vi sono quattro ragioni convincenti per utilizzare la rete cellulare, tra cui:

1. Il costo: gli operatori di telefonia mobile hanno fatto investimenti massicci nelle reti e la concorrenza spietata tra loro ha reso il servizio cellulare molto conveniente.
2. La disponibilità: la rete cellulare copre ora oltre il 90% della popolazione mondiale; gli operatori USA asseriscono di aver raggiunto oltre il 99% di copertura con la rete LTE.
3. Il campo: le reti cellulari hanno un campo più ampio rispetto a molte altre tecnologie IoT come Wi-Fi e Bluetooth.
4. Le bande in licenza: il funzionamento in bande sotto licenza dello spettro contribuisce a ridurre al minimo l'interferenza.

Per essere certi che il punto di installazione previsto di un sistema IoT abbia una rete solida con segnali forti, dovete misurare i livelli di intensità del segnale cellulare. La linea di analizzatori di segnale SNYPER di Siretta semplifica queste misurazioni. Questi strumenti palmari consentono di individuare e misurare velocemente l'intensità dei segnali delle stazioni base di reti 2G/GSM, 3G/UMTS e 4G/LTE e ora di quelle Cat M e IoT in banda stretta (NB IoT). Con queste informazioni potrete decidere quali operatori di rete siano i più adatti alle vostre esigenze e dove posizionare le antenne per assicurare le migliori prestazioni.

Per le connessioni IoT tramite le classiche reti cellulari SNYPER-LTE Graphyte copre le bande 4G/LTE e 3G/UMTS. Tuttavia, per specifiche bande IoT, SNYPER-LTEM Graphyte copre le reti 4G/LTE Cat M, LTE Cat NB IoT e 2G/GSM (Figura 1).

L'IoT ottimizza il traffico

Un esempio di come si possano usare le reti cellulari per controllare un dispositivo del mondo reale è il sistema di controllo del traffico illustrato sotto. Un modem cellulare collegato alla scatola di comando del semaforo comunica con un server programmato per il controllo del traffico. Tramite questa connessione il server può impostare la temporizzazione del semaforo a seconda dell'orario, migliorando così il flusso del traffico.

Il semaforo può anche comunicare con il server. Ad esempio, se il semaforo avesse la capacità di monitorare il traffico, potrebbe inviare i flussi di informazioni sulla rete al server in tempo reale. In questo modo il sistema potrebbe regolare la temporizzazione del semaforo e di quelli vicini, contribuendo così alla fluidità del traffico. Consentirebbe inoltre al semaforo di segnalare eventuali problemi rilevati dal sistema, favorendo l'arrivo più tempestivo delle squadre di riparazione per risolvere il problema senza causare ingorghi (Figura 2).

Figura 2: Per collegare in modo affidabile dispositivi e sistemi a Internet tramite una rete cellulare occorre essere certi che i segnali siano forti. (Immagine per gentile concessione di Siretta)

L'intensità del segnale è cruciale

Sebbene la rete cellulare sia praticamente onnipresente, non è tuttavia esente da problemi: le chiamate che cadono ce lo ricordano ogni giorno. Ma basta spostarsi di qualche metro perché il segnale torni a livelli decenti. Purtroppo i nostri semafori non possono farlo. Perciò, quando installate un sistema del genere, dovete avere la certezza che l'intensità del segnale sia forte perché le comunicazioni siano affidabili. Segnali intermittenti e livelli di segnale bassi corrispondono a basse prestazioni del sistema, tempi di risposta lenti e problemi di affidabilità. Alcuni modem cellulari indicano l'intensità del segnale, ma indicano solo la connessione che è loro disponibile. Non sono informazioni sufficienti per decidere quale operatore usare o dove collocare un'antenna.

L'analizzatore di intensità del segnale SNYPER di Siretta lo può fare. SNYPER è un palmare che non dipende dalla rete, vale a dire che è in grado di misurare e analizzare l'intensità del segnale di tutte le reti disponibili in un particolare luogo, senza che sia necessario acquistare una SIM per ciascuna rete. La Figura 3 mostra come usare SNYPER per effettuare un sopralluogo cellulare.

Figura 3: Snyper di Siretta misura l'intensità del segnale di diverse stazioni base e aiuta a decidere velocemente qual è la rete migliore per una data applicazione. (Immagine per gentile concessione di Digi-Key Electronics)

SNYPER misura l'intensità del segnale di tutte le stazioni base della zona e fornisce un riepilogo comprendente le intensità relative del segnale e il numero di celle disponibili. Sulla base di questa informazione potrete decidere velocemente, nella zona d'interesse, quale sia la rete migliore per la vostra applicazione e quali opzioni avete a disposizione per le reti secondarie.

Alcuni modelli offrono archiviazione di massa USB, che vi consentirà di salvare fino a un massimo di 50 sopralluoghi di rete completi direttamente sull'unità. Si tratta di uno strumento prezioso per i tecnici addetti alla manutenzione e per gli installatori di sistemi, che migliora di molto la produttività consentendo loro di rimanere sul campo per tutto il giorno, spostandosi di sito in sito per eseguire numerosi sopralluoghi.

SNYPER di Siretta vi può anche aiutare a scegliere il luogo migliore dove posizionare le antenne per la massima intensità del segnale. Potreste dover spostare l'antenna più lontano dal modem cellulare o posizionarla più in alto, montandola su un muro o palo.

In alcuni casi potreste dover usare un'antenna direzionale, come quelle proposte da Yagi, per migliorare l'intensità del segnale. Per utilizzare un'antenna di Yagi dovete naturalmente sapere dove puntarla. Utilizzando SNYPER con un'antenna direzionale, oltre a misurare l'intensità del segnale, potrete individuare la posizione delle stazioni base delle reti nella zona. Grazie a questa informazione punterete l'antenna di Yagi nella direzione giusta.

Conclusione

Per molti ingegneri senza particolari competenze nel settore della radiofrequenza, misurare l'intensità del segnale può sembrare stregoneria. SNYPER di Siretta semplifica il processo, consentendovi di misurare velocemente e accuratamente l'intensità del segnale delle reti 2G, 3G e 4G, di scegliere la giusta rete cellulare per la vostra applicazione e di posizionare correttamente le antenne. Il risultato finale è un'installazione IoT affidabile, per cui gli automobilisti vi saranno eternamente grati.