Mérőórák távoli leolvasása mobiltelefon-hálózaton (IoT) keresztül - LTE cat.1, NB-IoT, LTE-M

A kommunikációs technológiák dinamikus fejlődése lehetővé tette az áram-, víz- és gázszektor mérési folyamatainak automatizálását. Az egyik legsokoldalúbb megoldás a GSM mobiltelefon-hálózaton keresztül megvalósított távoli mérőleolvasás (AMI – Advanced Metering Infrastructure). Ez a típusú infrastruktúra megbízható adatátvitelt tesz lehetővé több mérési pontról.
Az alábbi könyvtár az LTE cat.1/NB-IoT/LTE-M mobilhálózaton alapuló energiamérők távoli leolvasásának témájával foglalkozik, amely teljesen kiküszöböli a helyszíni kézi leolvasás szükségességét. Külső antennák és professzionális elosztók használatával több energiamérő is csatlakoztatható egy telepítéshez, és a mérési adatok közvetlenül továbbíthatók a központi üzemeltetőnek vagy az épületirányítási rendszernek. Ez a megoldás nagyobb megbízhatóságot, hatékonyságot és időmegtakarítást biztosít, valamint megkönnyíti az energiafogyasztás kezelését többcsaládos vagy többlakásos épületekben.
Tartalomjegyzék:
Néhány elméleti ismeret
A GSM-alapú távoli mérőóra-leolvasó rendszer három fő részből áll:
  • Mérési réteg – kommunikációs modulokkal (pl. GSM, GPRS, LTE-M) felszerelt áram-, víz- vagy gázmérőket tartalmaz. Ezek a modulok lehetővé teszik a közvetlen adatátvitelt vagy a helyi gyűjtővel való együttműködést.
  • Összesítő réteg (GSM-elosztók) – a mérők nagy sűrűségű területein GSM-elosztók vagy gyűjtők néven ismert közbenső eszközöket használnak. Ezek több mérőből gyűjtik össze az adatokat (pl. RS-485, M-Bus vagy Modbus segítségével), és egyetlen GSM-csatornán keresztül továbbítják azokat a központi rendszernek.
  • Kommunikációs és központi réteg – az elosztókból származó adatok a GSM-hálózaton keresztül a rendszer üzemeltető szerverére kerülnek. Ezután azokat egy adatbázisban tárolják, és számlázási vagy energiagazdálkodási rendszerek számára elérhetővé teszik.
Az LTE cat.1, NB-IoT és LTE-M három mobilkommunikációs technológia, amelyet az Internet of Things eszközökhöz terveztek, de különböző képességekkel, sávszélességgel és alkalmazásokkal rendelkeznek. Az LTE cat.1 a három technológia közül a legnagyobb átviteli sebességet kínáló megoldás, amely mérsékelt sebességgel teszi lehetővé az adatátvitelt, és támogatja a fejlettebb eszközöket, például az árammérőket, vezérlőket vagy felügyeleti rendszereket, amelyek stabil és viszonylag gyors kapcsolatot igényelnek. Az NB-IoT (Narrowband IoT) keskeny sávszélességen működik, nagyon kevés energiát fogyaszt, és lehetővé teszi az alacsony átviteli követelményekkel rendelkező, de egyetlen akkumulátorral évekig működő eszközök kommunikációját – ideális érzékelők, közüzemi mérők és távmérő rendszerek számára. Az LTE-M (LTE cat. M1) közbenső megoldást kínál, amely alacsony áramfogyasztást ötvöz nagyobb mobilitással és az NB-IoT-nál összetettebb alkalmazások támogatásával, így kiválóan alkalmas nyomkövető rendszerekhez, hordható eszközökhöz vagy épületautomatizációs alkatrészekhez.
A költségek csökkentése és a jelminőség javítása érdekében olyan rendszert alkalmaznak, amelyben több mérőműszer GSM-elosztók segítségével egyetlen nagy nyereségű külső antennához csatlakozik. Ez a megoldás stabil kommunikációt biztosít a gyenge lefedettségű területeken, és minimalizálja a szervizpontok számát. Az antenna központi átviteli pontként működik, és az elosztók kábeleken, pl. koaxiális kábeleken vagy árnyékolt sodrott érpáron keresztül továbbítják az adatokat.
A GSM távleolvasó infrastruktúra elemei
A távoli mérőolvasási rendszerek kommunikációs infrastruktúrájának megfelelő tervezése és megvalósítása elengedhetetlen az adatátvitel megbízhatóságához. Az alapvető fizikai alkatrészek közé tartoznak az antennák, a GSM-elosztók, a koaxiális kábelek és az antenna csatlakozók. Mindegyikük fontos szerepet játszik a mobilszolgáltató hálózatához való stabil kapcsolat biztosításában.
Antennák
Az antenna a rádióút alapvető eleme. Feladata az eszközök működési sávjában – leggyakrabban 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz – az elektromágneses hullámok vétele és kibocsátása. A távolvasó rendszerekben a leggyakrabban használtak:
  • körsugárzós antennák – 360°-os sugárban biztosítják a jel terjedését, többek között szabadon álló eszközökhöz használják, pl. ATM-ek, külső elektromos dobozok (WLZ), vízmérők aknákban
  • irányított antennák – gyenge lefedettségű vagy nagy jelszűkítésű területeken használják, pl. pincékben és transzformátorállomásokban
  • kültéri antennák (nagy nyereséggel) – tetőkre vagy oszlopokra szerelik, elosztókkal több eszközhöz csatlakoztatják
A fő antennaparaméterek közé tartozik az energianyereség (dBi), a működési sáv, a polarizáció (Lengyelországban függőleges) és az időjárás állóság.
GSM antenna 20 elemes ATK 20/800-980 MHz
Nagy nyereségű irányított antenna, általában a tetőre szerelve - ATK-20 A7025
LTE antenna TRANS-DATA KYZ 7,5/8/10
Szélessávú antenna – a leguniverzálisabb egy mérőhöz – Trans-Data LTE KYZ7.5/8/10 A741031
LTE antenna TRANS-DATA LTE KPV 7/10
Panelantenna - ideális, ha az antennának nem szabad feltűnőnek lennie - Trans-Data LTE KPV 7/10 A741021
5G antenna TRANS-DATA DZ7
Körsugárzó antenna - szabadon álló telepítéshez - Trans-Data 5G DZ7 A741009
5G DZ5 antenna TRANS DATA (617~960, 1695~2700, 3300-7200 MHz)
Körsugárzó antenna - közvetlenül a készülék/doboz házára szerelhető - Trans-Data 5G DZ5 A741011
Osztók és leágazók
A GSM-elosztó közvetítő eszközként működik a mérők és a mobilhálózat között. A mérők GSM-moduljai GSM-elosztókhoz vannak csatlakoztatva, amelyek külső antennához kapcsolódnak. A tipikus osztó jellemzői:
  • különböző számú kimenet
  • működési sáv (az osztóknak 800–2200 MHz-en kell működniük)
  • jelcsillapítás
Ezek az egységek mérőszekrényekbe vagy elosztótáblákba szerelhetők. Nagyobb számú egység esetén kaszkádba vagy párhuzamosan is kombinálhatók, egyetlen antennát és rádióútvonalat használva.
Elosztók
Osztó GSM két utas TRANS-DATA
GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA kétutas elosztó 800-2500 MHz A6812
Osztó GSM három utas TRANS-DATA
GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA háromutas elosztó 800-2500 MHz A6813
Osztó GSM négy utas TRANS-DATA
GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA négyutas elosztó 800-2500 MHz A6814
GSM/DCS/3G/LTE/5G nyolcutas elosztó 670 - 3800 MHz
GSM/DCS/3G/LTE/5G TRANS-DATA nyolcutas elosztó 670-3800 MHz A6818
Leágazók
Leágazó GSM/DSC/UMTS/LTE 2,2/5 dB TRANS-DATA
TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1.3/8 dB leágazó A6824
TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1/12 dB-es leágazó A6826
Kábelek
A koaxiális kábel az antenna és az elosztó vagy GSM modem összekötésére szolgál. Belső vezetőből, dielektromos szigetelőből, árnyékoló fonatból és külső védőburkolatból áll. A kábel kiválasztása a következőktől függ:
  • az út hossza (minél hosszabb, annál nagyobb a jelcsillapítás)
  • a működési frekvenciától (a magasabb sávok jobb minőségű árnyékolást igényelnek)
  • a környezeti feltételektől (UV, páratartalom, hőmérséklet)
A rádióútvonalban fellépő jelveszteség elkerülése érdekében a lehető legrövidebb és jó minőségű árnyékolású kábelek használata javasolt.
Koaxiális kábel 50 ohm Tri-Lan 240 PVC Eca 1,4/3,8/6,1 [100 m]
Koaxiális kábel 50 Ohm Tri-Lan 240 PVC Eca 1.4/3.8/6.1 ​​​​E1172_100
Koaxiális kábel 50 ohm Tri-Lan 240 PE Fca 1,4/3,8/6,1 [100 m]
Koaxiális kábel 50 ohm Tri-Lan 240 PE Fca 1.4/3.8/6.1 ​​​​E1171_100
Koaxiális kábel 50 ohm Tri-Lan 400 WLL PE Fca 2,7/7,2/10,3 [100 m]
Koaxiális kábel 50 ohm Tri-Lan 400 WLL PE Fca 2.7/7.2/10.3 E1173_100
Csatlakozók
A csatlakozók mechanikus kapcsolatot biztosítanak a koaxiális kábel és az eszköz vagy antenna között. A GSM rendszerekben leggyakrabban a következő típusú csatlakozókat használják:
  • SMA – kis GSM modulokban, LTE routerekben
  • N – kültéri és professzionális telepítésekben
  • FME vagy TNC – ipari és jármű eszközökben


A csatlakozóknak jó minőségűeknek és korrózióállóaknak kell lenniük. A laza vagy nem megfelelően meghúzott csatlakozások elfogadhatatlanok, mivel jelentős jeletcsillapítást és átviteli hibákat okoznak.
N dugasz Tri-Lan 240/H-155 kábelre (6 GHz) E84130
SMA csatlakozó krimpelhető H-155 aranyozott kábelreE84544
TNC csatlakozó 6 GHz-ig Tri-Lan 240/H-155 kábelhez E84140
FME krimpelőaljzat 6 GHz-ig Tri-Lan 240/H-155-höz E84165
Jelmérő műszerek
A GSM mérőműszer egy kulcsfontosságú diagnosztikai eszköz, amelyet a távoli mérőműszer-leolvasási infrastruktúra telepítése és karbantartása során használnak. Lehetővé teszi a mobilhálózati jelminőségi paraméterek pontos meghatározását az antenna vagy a GSM elosztó telepítési helyén, lehetővé téve a rendszerkomponensek optimális kiválasztását és biztosítva a stabil adatátvitelt. A GSM-mérő elsődleges feladata a rádiójel erősségének és minőségének mérése a kommunikációs modulok működési sávjában (GSM 900, 1800, LTE 800/1800). Ez az eszköz lehetővé teszi a telepítő számára, hogy:
  • ellenőrizze az RSSI jel szintjét (Received Signal Strength Indicator, vételi jel erősség jelző)
  • értékelje az átviteli minőségi paramétereket, mint például a BER (Bit Error Rate, bithiba arány) vagy a SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio, jel-interferencia plusz zaj arány)
  • érzékelje a legközelebbi bázisállomásokat (BTS) és határozza meg azok azonosítóit (CID, LAC)
  • válassza ki az optimális antenna helyét vagy irányát
  • figyelje a kapcsolat stabilitását az idő függvényében
Kifejezetten NB-IoT / CAT-M /LTE cat.1 / GSM jelmérő N7057 az IoT hálózatok telepítéséhez, méréséhez és optimalizálásához. A készülék SIM-kártyán keresztül csatlakozik a szolgáltató hálózatához, és méri a rádióparaméterek szintjét a kiválasztott helyen. Az eredmények könnyen leolvasható kijelzőn jelennek meg, és felhasználhatók az IoT-eszközök telepítésének helyszínén a jelminőség értékeléséhez.
IoT hálózati mérőműszer - NB-IoT, CAT-M, CAT-1, GSM
IoT hálózati mérőműszer – NB-IoT, CAT-M, CAT-1, GSM N7057
Ballasztos tartók
A nem invazív ballasztos árbóc egy tartószerkezet, amelyet kültéri antennák épületek tetejére történő felszerelésére terveztek, ahol az épület burkolatát vagy szerkezetét nem lehet megbolygatni. Általában GSM-kommunikáción alapuló távoli mérőóra-leolvasó rendszerekhez használják, ahol fontos a stabil jel vétele állandó felszerelés nélkül. A nem invazív megoldás előnyei:
  • nincs beavatkozás az épület szerkezetébe – nincs szükség fúrásra, rögzítésre vagy a tetőszigetelés megzavarására
  • könnyű összeszerelés és szétszerelés – az árbóc néhány perc alatt felszerelhető, és szükség esetén áthelyezhető egy másik helyre
  • mobilitás és rugalmasság – ideális ideiglenes telepítésekhez, hatótávolság-teszteléshez vagy kísérleti megoldásokhoz
  • biztonságos működés – a megfelelő ballasztnak és alacsony súlypontnak köszönhetően a szerkezet ellenáll a szélnek és a rezgésnek
  • az építési előírásoknak való megfelelés – sok esetben a telepítés nem igényel engedélyt, ha nem haladja meg a tető megengedett magasságát és terhelését
Nem invazív ballasztos árbóc ZB-500/38+RAM2/415*265, az árbóc talajhoz viszonyított dőlésszögének állítható beállításával E8747
Árbóctartó ballasztos nem invazív ZB-1000/38+RAM2/415*265 E8746
Árbóctartó ballasztos nem invazív ZB-1500/38+RAM4/415*265 E8745
DWG elemkönyvtár GSM rendszertervezők számára
A tervezési folyamat megkönnyítése és a műszaki dokumentáció egységesítése érdekében DWG komponens könyvtárat biztosítunk a távoli mérőóra-leolvasó rendszerek és GSM-infrastruktúra tervezőinek. A fájlkészlet a leggyakrabban használt telepítési összetevők teljes 2D-modelljeit tartalmazza, amelyek AutoCAD, BricsCAD, ZWCAD és más CAD-platformokkal kompatibilis formátumban lettek kifejlesztve.

Splitterek

GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA kétutas elosztó 800-2500 MHz A6812

GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA háromutas elosztó 800-2500 MHz A6813

GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA négyutas elosztó 800-2500 MHz A6814

GSM/DCS/3G/LTE/5G TRANS-DATA nyolcutas elosztó 670-3800 MHz A6818

Leágazók

TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 2,2/5 dBA6822 leágazó

TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1,3/8 dB A6824 leágazó

TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1/12 dB A6826 leágazó

Kiegészítők

TRANS-DATA 900–2500 MHz A6815 túlfeszültség-védő

Telepítési sémák
Az ábra egy teljes áramkört mutat be, amely az árammérőket az LTE hálózathoz csatlakoztatja, lehetővé téve a mérési adatok távoli leolvasását. A külső LTE antenna A741031 feladata az LTE jel vétele és továbbítása, valamint a mobilhálózathoz való stabil kapcsolat biztosítása. Az antennáról érkező jel koaxiális kábelen keresztül jut el az A6812 elosztóhoz. Ez az elem közbenső eszközként működik: fogadja az antennáról érkező jelet, majd továbbítja azt a berendezés két független ágához. Az A6812-ből a jel két A6814 elosztóba kerül. Mindegyik négy árammérőt szolgál ki. Az egész rendszer egy koherens kommunikációs rendszert alkot, amelyben egy LTE antenna biztosítja a kapcsolatot. Ennek a konfigurációnak köszönhetően az összes mérő távoli adatátvitelt biztosít, és a mérési adatok megbízhatóan továbbítódnak az üzemeltetőnek vagy az energiagazdálkodási rendszernek.
Az ábra egy kifinomult rendszert mutat be, amely az árammérőket az LTE hálózathoz csatlakoztatja, lehetővé téve a mérési adatok központosított és távoli leolvasását több pontról. Az A7025 külső antennája (900 MHz sáv) felelős az LTE jel vételéért és továbbításáért, valamint a mobilhálózathoz való stabil kapcsolat biztosításáért, még akkor is, ha nagy számú eszköz csatlakozik. Az antenna által vett jel koaxiális kábelen keresztül az első A6826 elosztóegységhez kerül. Az A6826 elosztóegységről a jel továbbítódik két további elosztóegységhez, az A6824-hez és az A6822-hez, amelyek a telepítés további elosztópontjai. Mindegyik ezek közül egy A6818 elosztóegységhez továbbítja a jelet. Az A6818 modulok kulcsszerepet játszanak a rendszerben: a vett kommunikációs jelet több kimenetre osztják, amelyek közvetlenül az árammérőkhöz vezetnek. Minden A6818 modul több mint egy tucat mérőt támogat, lehetővé téve azok párhuzamos működését egy egyetlen átviteli hálózaton belül. Ezáltal az összes mérő továbbíthatja az energiafogyasztási információkat az üzemeltető rendszerébe.
0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 0000666 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM két utas TRANS-DATA A6812 Osztó GSM két utas TRANS-DATA A6812 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 Osztó GSM négy utas TRANS-DATA A6814 GSM antenna 20 elemes ATK 20/800-980 MHzA7025 GSM antenna 20 elemes ATK 20/800-980 MHzA7025

Az ábra egy többcsaládos épület két lépcsőházának kommunikációs rendszerét mutatja, amely lehetővé teszi az LTE hálózaton keresztül az árammérők mérési adatainak távoli leolvasását. Minden lépcsőház rendelkezik saját külső LTE irányított antennával (A7025 típus), amely az LTE jel vételéért és továbbításáért felelős az üzemeltető hálózatához. Ezzel a megoldással minden lépcsőház
független kommunikációs szegmensként működik, ami növeli az adatátvitel stabilitását és megbízhatóságát. Az antenna által vett jel koaxiális kábelen keresztül az A6812 elosztóhoz kerül, amely minden lépcsőházban a berendezés alján található. Az A6812 elosztó továbbítja azt a rendszer további komponenseinek. Az elosztóból a jel egy sor A6814 modulhoz kerül, amelyek függőlegesen vannak elrendezve a mérősorok mentén. Minden A6814 modul felelős a jel elosztásáért egy mérőcsoport számára, és lehetővé teszi azok párhuzamos csatlakoztatását egy egyetlen kommunikációs infrastruktúrában. Minden lépcsőházban többfokozatú A6814 elosztó sorozatot használnak, amelyek mindegyike több villanyóra csoportját támogatja. Ezek a modulok biztosítják a jel elosztását az egyes mérőórákhoz, lehetővé téve, hogy minden eszköz függetlenül és stabilan kommunikáljon a fő rendszerrel. Ez a felépítés lehetővé teszi a telepítés hatékony méretezését – minden A6814 modul a következőhöz csatlakozik, létrehozva egy kaszkádos elosztórendszert, amely támogatja az egy lépcsőházban található összes mérőórát.