4 Smart Utility Open Meter. La tecnologia 169 MHz 2.0 : le nuove sfide tecnologiche Massimo Cèsaro Chief Technology Officer MeterlinQ

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1 4 Smart Utility Open Meter La tecnologia 169 MHz 2.0 : le nuove sfide tecnologiche Massimo Cèsaro Chief Technology Officer MeterlinQ

2 Il modello di riferimento UNI TS GdM G40 PM1 169 MHz w M-BUS Gateway Concentratore PP3 TCP/IP DLMS/COSEM SAC Possibilità di impiego dell infrastruttura di rete anche per altri servizi 2

3 La frequenza a 169 MHz Armonizzata EU (Decisione 2005/928/EC70) Disponibilità e destinazione d uso nei 28 paesi dell Unione Libero utilizzo Nessun costo di licenza per la realizzazione di reti private da parte dei DSO Nessun uso esclusivo o diritto di protezione in caso di interferenze (MISE 20/2/2015) Sicurezza di impiego Alle potenze utilizzate (< 500 mw) non ci sono rischi per la salute riportati in letteratura Prescritta per gas smart metering in Italia UNI TS : definizione interfaccia PM1 a 169 MHz Canali nel range MHz di ampiezza pari a 12.5 khz 3

4 169 MHz: vantaggi Buone caratteristiche di propagazione tra le frequenze ISM e SRD Outdoor Indoor Source: C. Hägerling - TU Dortmund University (SRD/MG Meeting 2013) 4

5 5 169 MHz: vantaggi Progettazione di reti efficienti dal punto di vista energetico Aumento durata batteria fino a 15 anni TX 365 ma STM32L0X1 + STM SPIRIT1 + SKYWORKS PA Opzionale per ricezione comandi 15 ma RX 30 ms 100 ms GSM/GPRS (punto punto) Peak: 2500 ma Avg: 440 ma Source: Option Wireless Technologies RX 5 ma Processing 100 ms RF 169 MHz (punto multipunto) Peak: 365 ma Avg: 25 ma Source: MeterlinQ

6 Wireless M-BUS Protocollo livello di trasporto telelettura e telegestione smart meter gas UNI TS :2014 Profilo di comunicazione PM1 Usato nello schema di comunicazione punto-multi punto con concentratore/gateway Standard Europeo EN :2013 Wireless meter readout Adattato alla frequenza 169 MHz con il mode-n (Narrowband) Modulazione GFSK (max 4.8 kbps) Integrato dal CIG (ALOHA e LBT, broadcast, firmware download, etc.) Nessuna barriera d ingresso Proprietà intellettuale di libero accesso Libera implementazione Disponibilità di moduli radio e stack del protocollo da diversi produttori 6

7 Risultati ed Esperienze Dopo 18 mesi di esercizio presso AMGAS Bari: Impiego di GdM da parte di 2 produttori Disponibilità della rete > % Media giornaliera data notifications: > 2 Raggio di copertura in ambiente urbano: 450m - 800m Rapporto di concentrazione effettivo: 1:150 1:450 in ambiente urbano Fattore ridondanza medio: 2.2 Durata media OTA firmware upgrade: 5 giorni 7

8 Revisione e critiche Necessità di un modello di predizione specifico e verifiche di copertura Condizioni differenti dai modelli classici (posizionamento antenne e stazionarietà) Scalabilità e capacità legate al meccanismo di accesso multi servizio Necessità di accurata pianificazione di rete Allocazione e distribuzione dei canali radio, asimmetria RX/TX tra gateway e GdM Verifica dei livelli di potenza ottimizzazione uso batterie Adattamento ambientale/logistico Condizioni operative diverse da quelle teoriche (minore copertura, rumore di fondo) Verifica della raggiungibilità 8

9 Possibili aree di intervento Livello fisico Livello di architettura rete Livello applicativo Logistica e normativa 9

10 Livello fisico Data rates inferiori ma reti più efficienti maggior copertura Schemi di modulazione alternativi: GMSK e offset-qpsk, DSSS/FHSS Maggiore efficienza PA minore consumo di energia Minimizzazione interferenze Sincronizzazione (schedulazione e utilizzo efficiente delle risorse radio) Aumento capacità (es. FDMA e TDMA nei canali da 12.5 khz) Coesistenza con reti già presenti 10

11 Livello di architettura di rete Implementazione dei modi P- e Q- dello standard wireless MBUS EN :2013 Part 5: Wireless relaying (adattato a 169 MHz) Estensioni: Instradamento dei messaggi (routing) Conferma dei messaggi (acknowledgement) Sincronizzazione di precisione Energy Aware Routing Protocols (+energy harvesting) Aumento della copertura e della robustezza della rete Interventi a livello di gateway/concentratore mantengono compatibilità con reti già installate. Riferimenti: Remote wireless water meter reading solution based on the EN standard, providing high autonomy, interoperability and range (Wimbex finanziato FP7-SME project ID ) 11

12 12 Livello applicativo Con impiego in altri servizi di pubblica utilità collisioni Acqua, calore, smart meter elettricità 2 generazione Aumento di prestazioni e scalabilità minimizzando ritrasmissioni e tempi di completamento supporto letture frequenti Accesso: da LBT a Bitmap-wise Wireless M-Bus coordination (BWM-Bus) Source: Sustainability 2014, 6, ; doi: /su

13 Logistica e normativa Localizzazione dei siti di installazione dei gateway/concentratori Difficilmente ottimale rispetto ai modelli predittivi Tempi variabili per l ottenimento Lo spettro libero non è protetto Salvo interferenze causate da impianti o apparecchi non conformi, o conseguenti ad azioni intenzionali che ne limitino o interrompano l utilizzazione Possibili interventi normativi per servizi di pubblica utilità Utilizzo impianti di antenna condominiale? (VHF) Fair use della frequenza con un registro di roll-out delle reti per servizi di pubblica utilità 13

14 Conclusioni Wireless MHz è una tecnologia accessibile e di provata efficacia per lo smart metering del gas ed altri servizi di pubblica utilità. Consente di realizzare reti private a costi di impianto ed esercizio compatibili con servizi a tariffa. Costo dei moduli radio inferiore ai radio modem per IoT su spettro licenziato (no royalties). La frequenza libera non sembra un limite all impiego per servizi di pubblica utilità. E possibile una evoluzione per adeguare la tecnologia alle esigenze multi-servizio Maggior esperienza nella progettazione e roll-out delle reti. Protezione degli investimenti già effettuati da produttori di smart meter e DSO. Come in passato, il quadro normativo e regolatorio sarà determinante per gli sviluppi futuri. 14

15 Grazie per l attenzione!