50 ELEKTRO 1/2014 inovace, technologie, projekty Komunikace strojového typu M2M Mobilní buňkové telefony, které použí-vá už téměř každý z nás, jsou vhodné ke vzájemnému hlasovému dorozumívání, ale také k přenosu krátkých textových zpráv (SMS – Short Message Service), obrazů či videa (MMS – Multimedia Message Servi-ce), datových souborů apod. Ve všech těchto případech se komunikace uskutečňuje mezi fyzickými osobami, které se nacházejí na obou nebo alespoň na jedné straně komuni-kační linky, a proto je označována jako ko-munikace personálního typu (H2H – Human to Human). Již mnoho let se však v životě uplatňuje také tzv. komunikace strojového typu (MTC – Machine Type Communicati-on), označovaná rovněž zkratkou M2M (Ma-chine to Machine), která se realizuje zcela automaticky, bez jakéhokoliv zásahu člověka. Například systémy určené k dálkovému sní-mání informací o počasí a stavu naší atmo-sféry a k jejich automatickému přenosu do různých vyhodnocovacích středisek protřed-nictvím klasických metalických (drátových) spojů se již dávno staly běžnou součástí na-šeho života, ač o jejich existenci člověk často nemá ani potuchy. V posledních několika le-tech se k přenosu uvažovaných dat stále čas-těji používají rovněž rádiové spoje, které mají v porovnání s metalickými, ale i moderními optickými spoji mnoho výhod: umožňují pře-nos informací z těžko dostupných míst a také z automobilů, vlaků a jiných mobilních zaří-zení, jejich výstavba bývá rychlejší a levnější a viditelným způsobem téměř nenarušují ráz krajiny. Rádiové spoje jsou ale méně odolné proti různým formám zneužití (rušení, odpo-slech), pro jejich realizaci je stále obtížnější získat od regulačních orgánů volná frekvenč-ní pásma a jejich vysílače přispívají ke zvy-šování úrovně elektromagnetického smogu, zhoršujícího naše životní prostředí. Výhody rádiových spojů oproti spojům metalickým či optickým však v podstatné části systémů MTC převažují nad jejich slabinami, a proto je jim zde dávána přednost.K rádiové komunikaci strojového typu MTC je možné využívat různá speciální jedno-účelová rádiová pojítka. Většinou je ale výhod-nější realizovat zde rádiový přenos informací za použití komerčních rádiových sítí, primár-ně určených k účelům veřejné pozemní rádi-ové komunikace PLMN (Public Land Mobile Communication Networks). K těmto sítím pa-tří již zmíněné buňkové sítě s celoplošným pokrytím, jako jsou např. sítě GSM a mnoho dalších. Tyto sítě, budované od 80. let minulé-ho století, jsou po technické stránce již velmi dokonalé a jejich využití je cenově přístupné, takže se v komunikaci MTC často stávají op-timálním řešením. Jim je také dále věnována hlavní pozornost. Je ale nutné připomenout, že v určitých situacích lze ke komunikaci strojo-vého typu využít také rádiové privátní (neve-řejné) sítě PMR (Private Mobile Radio) nebo i zmíněné klasické metalické či optické spoje.Komunikace strojového typu MTC je v současné době hodně využívána. Jedním z nejrozšířenějších způsobů využití jsou rá-diové senzorové sítě WSN (Wireless Sensor Networks). Pod tímto pojmem se v obecném smyslu rozumí infrastruktura skládající se z prvků určených ke snímání (měření) růz-ných hodnot v určitém specifickém prostředí, jejich předběžnému zpracování a přenosu do vhodných center. Hodnoty zde snímají sen-zory, což jsou prvky měnící určitou neelek-trickou veličinu (teplotu, barometrický tlak, akustické či optické veličiny apod.) na elek-trický signál. Specifickým prostředím může být v obecném smyslu např. fyzikální svět, biologický systém nebo prostředí informač-ních technologií. Zpracovatelské centrum bývá součástí občanských, státních, komerč-ních nebo průmyslových institucí.S komunikací strojového typu MTC úzce souvisí také tzv. Internet věcí (IoT – Internet of Things), což je nová technologie propo-jující nejrůznější „chytré” objekty za použi-tí radiokomunikační techniky, zejména tech-niky MTC. Tento perspektivní obor však již nespadá do rámce daného článku.Rádiové senzorové sítě a veřejná pozemní mobilní komunikace MTC Typická senzorová síť obsahuje velký po-čet hustě rozmístěných senzorů, které sle-dují jen pomalu se měnící veličiny. Senzo-ry mohou být umístěny nad i pod zemským povrchem, uvnitř i vně budov, na povrchu lidského těla. Nejjednodušší skalární senzo-ry snímají jednorozměrné parametry, jako je teplota, tlak, hmotnost, a stávají se tak sou-částí jednoduchých rádiových senzorových sítí WSN. Moderní miniaturní mikrofony a videokamery (na bázi technologie CMOS nebo funkčně dokonalejší CCD) dovolují sní-mat multimediální obsahy (kontenty) a vy-tvářet tak rádiové multimediální senzorové sítě (WMSN – Wireless Multimedia Sensor Networks). Ty obohacují možnosti dosavad-ních skalárních senzorových sítí a navíc vy-tvářejí zcela nové systémy, jako jsou audio-/ /videopřehledové systémy, systémy pro automatickou asistenci zdravotně postižených osob, dětí a další.Se senzorem obvykle bývá mechanicky spojen procesor pro základní zpracování sní-maných hodnot. Tato data potom vcházejí do rádiového vysílače a dále jsou přenášena rá-diovým kanálem do nejbližšího mezilehlého rádiového uzlu nebo přímo do přijímače ko-nečného vyhodnocovacího centra. Senzory snímající parametry určitého velkého nebo složitého objektu mohou být sdruženy do sen-zorového pole. Koncepce senzorových polí usnadňuje správu celého systému.Systémy komunikace MTC lze realizovat s využitím propracovaných konvenčních sítí veřejné mobilní komunikace PLMN, urče-ných především pro hovorovou komunikaci a přenosy dat v režimu H2H. V současnos-ti to jsou především sítě tzv. druhé vývojo-vé generace 2G, k nimž v Evropě náleží již zmíněný standard GSM (Global System for Mobile Communication) a jeho vývojové va-rianty GPRS (General Packet Radio System) a EDGE (Enhanced Data GSM Evolution). Patří sem i sítě v současné době kulminující třetí generace 3G, jejichž jediným zástupcem v Evropě je standard UMTS (Universal Mo-bile Telecommunication System), nyní však již ve své pokročilejší verzi HSPA (High Spe-ed Packet Access). Dále to jsou lokální sítě pro pokrytí menších oblastí do velikosti ně-kolika málo stovek metrů, mezi nimiž domi-nují oblíbené sítě WiFi, využívající rádiové rozhraní amerických standardů IEEE 802.11. Použitelné pro komunikaci MTC jsou i per-sonální „kancelářské“ sítě Bluetooth a sítě UWB (Ultra-Wide Band). Pro pomalé sen-zorové aplikace je přímo předurčen standard ZigBee. Základní parametry uvedených ka-tegorií shrnuje tabulka. Jednotlivé standardy se vzájemně liší především prostorovým do-sahem a přenosovými rychlostmi. Přestože Velká perspektiva rádiové komunikace nejbližších let doc. Ing. Václav Žalud, FEL ČVUT (foto: Kl)