Es gibt viele technische Lösungen für die Endpunkt-Netcom-Übertragungstechnologie des Internets der Dinge. Sehr bekannt Technologielösungen für drahtlose Konnektivität gehören NB-IoT, LoRa, W-lan, Bluetooth, ZigBee, Sigfox, und Sub-GHz. Unterschiedliche Kommunikationstechnologien haben unterschiedliche Eigenschaften und jeweilige Anwendungsszenarien. Unter ihnen, LoRa und NB-IoT sind die am häufigsten verwendeten und am stärksten betroffenen IoT-Anwendungsszenarien. Die LoRa IoT-Technologie kann Langstrecken erreichen, Low-Power-Datenübertragung, die von anderen IoT-Kommunikationstechnologien nicht vollständig erfüllt werden können. Das ist auch die ursprüngliche Intention der LoRa IoT-Technologie. Die LoRa-IoT-Technologie eignet sich für Szenarien mit großer Reichweite, eine kleine Datenmenge, und geringe Aktualität. Zum Erstellen von IoT-Anwendungen und IoT-Systemen, Sie müssen den Zweck genau verstehen, Bedarf, und Umfeld der Anwendungsszenarien. Nur ein detailliertes und objektives Verständnis der Anforderungen und des Umfelds kann die Übertragungstechnik richtig bestimmen. Wenn Sie sich für einen Anbieter entscheiden, der IoT-Geräte mit mehreren Protokollen herstellen kann, kann Ihr IoT-Projekt viel reibungsloser verlaufen.
LoRa, was genau ist das?
LoRa ist eine Low-Power-WAN-Übertragungstechnologie, hauptsächlich im Internet der Dinge eingesetzt. LoRa ist die Abkürzung für Long Range, und große Reichweite ist auch der Kernvorteil von LoRa, mit einer langen Übertragungsdistanz von über 15 km im freien Gelände.
Als eine der LPWAN-Kommunikationstechnologien, LoRa ist ein drahtloses Ultra-Langstrecken-Übertragungssystem, das auf der Spread-Spectrum-Technologie basiert. LoRa basiert auf einem linearen Frequenzmodulationsspreizspektrum, Dadurch bleiben nicht nur die Eigenschaften des geringen Stromverbrauchs der Signalspektrummodulation erhalten, sondern auch die Kommunikationsentfernung deutlich erhöht. Die LoRa-IoT-Technologie verfügt über eine hohe Empfindlichkeit und ein starkes Signal-Rausch-Verhältnis. Das Aufkommen von LoRa kann die Anwendungsszenarien von Langstrecken gut lösen, geringer Strom, und Kleinsignalübertragung im Internet der Dinge. LoRa hat eine beispiellose Leistung und ist in der Ära des Internets der Dinge weit verbreitet.
Einführung in das Internet der Dinge
Das Internet der Dinge (IoT) bezieht sich auf Geräte und Technologien, die Dinge mit einem Netzwerk verbinden. Objekte allein können keine Veränderungen in der Umgebung wahrnehmen. Auf Objekten müssen verschiedene IoT-Geräte installiert werden, wie Informationssensoren, Laserscanner, Radiofrequenz-Identifikationsgeräte, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, etc. Nachdem diese Daten gesammelt wurden, Sie werden zur Verarbeitung an den Cloud-Server oder das Zentrum übertragen. Nachdem der Server die Daten verarbeitet hat, Es wird basierend auf den Informationen Feedback geben. Objekte sind über Sensoren mit Objekten und Servern verbunden, Netzwerkgeräte, und Tore zur Verwirklichung intelligenter Wahrnehmung, Erkennung und Verwaltung von Objekten und Prozessen. Das Internet der Dinge ist ein Informationsträger, der auf dem Internet und traditionellen Telekommunikationsnetzen basiert. Es ermöglicht, dass alle gängigen physikalischen Objekte, die unabhängig voneinander adressiert werden können, ein zusammenhängendes Netzwerk bilden.
Einführung in LoRa IoT
LoRa IoT bezieht sich auf die Verbindung von Objekten mit dem Netzwerk durch LoRa-Module, Gateways, und andere Geräte. LoRa IoT soll verschiedene erforderliche Informationen, die von verschiedenen Sensoren und Endgeräten wie Sensoren gesammelt werden, über das LoRa-System an Netzwerkknoten und Server übertragen. Das Endgerät kann auch gemäß den vom Server oder anderen Endgerät gesendeten Informationen reagieren. Die Anbindung des LoRa IoT-Systems ist bidirektional.
Vor- und Nachteile des LoRa IoT-Systems
Vorteil: LoRa IoT-Netzwerk hat die Eigenschaften einer langen Übertragungsdistanz, geringer Arbeitsstromverbrauch, viele Netzwerkknoten, starke Entstörungsfähigkeit, und niedrige Kosten.
- Lange Übertragungsdistanz: Empfindlichkeit -148dBm, Kommunikationsentfernung bis zu 15 Kilometer
- Niedriger Arbeitsenergieverbrauch: Die Aloha-Methode stellt nur eine Verbindung her, wenn Daten vorhanden sind, und die Batterie kann mehrere Jahre lang arbeiten
- Mehrere Netzwerkknoten: Im flexiblen Netzwerkmodus, mehrere Knoten können verbunden werden
- Starke Entstörung: Das Protokoll hat die Funktion von LBT, Basierend auf der Aloha-Methode, mit automatischen Frequenzsprung- und Ratenanpassungsfunktionen
- Kostengünstig: nicht lizenziertes Spektrum, niedrige Knoten-/Terminalkosten
Nachteile: LoRa IoT-Netzwerk hat viele Vorteile, hat aber auch gewisse nachteile.
- Spektrumstörungen: Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von LoRa, LoRa-Ausrüstung, und der Netzwerkeinsatz nehmen weiter zu, und bestimmte Spektrumsinterferenzen treten untereinander auf.
- Sie müssen ein neues Netzwerk aufbauen: Während des LoRa-Bereitstellungsprozesses, Benutzer müssen ihr eigenes Netzwerk aufbauen.
- Kleine Nutzlast: Die Nutzlast der LoRa-Übertragungsdaten ist relativ klein und hat ein Byte-Limit.
Praktische Anwendungen von LoRa IoT
In den vergangenen Jahren, LoRa’s wireless technology has become more and more mature and has gradually pieced together a complete IoT application ecosystem. Um das Internet der Dinge zu fördern und eine Smart City aufzubauen, Auch die Stadtregierung von Taipeh hat den Entwicklungstrend dieser Technologie eingeholt. Durch LoRaWan-Technologie, Eine experimentelle IoT-Plattform wurde eingesetzt, um die Bedürfnisse der Bürger mit intelligenten Lösungen zu erfüllen. Zusätzlich zu den Smart-City-Lösungen, die von der Stadtregierung von Taipeh energisch gefördert werden, zu den für LoRa IoT geeigneten Anwendungsszenarien zählen auch folgende Typen:
Intelligentes Gebäude
Traditional construction equipment cannot meet people’s pursuit of higher quality of life, und Gebäudeintelligenz ist zu einem unvermeidlichen Trend geworden. Gebäudeintelligenz erfordert das Hinzufügen verschiedener IoT-Geräte zu Gebäuden. Diese IoT-Geräte können je nach Bedarf Sensoren hinzufügen, wie Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Luftqualitätssensoren, etc. Die von diesen Sensoren gesammelten Informationen werden periodisch an das Überwachungs- oder automatische Verarbeitungssystem übermittelt. Der Vorgesetzte oder das automatisierte Verarbeitungssystem passt die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit der Klimaanlage entsprechend den Daten an, um die Raumluft zu verbessern. Die lange Akkulaufzeit von LoRa spiegelt sich hier gut wider.
Intelligentes Feuer
Die Brandbekämpfungsarbeiten werden in Brandverhütung und Brandbekämpfung unterteilt, beide haben einen hohen zeitlichen bedarf. Jetzt mit globaler Erwärmung und einer dichten Bevölkerung, Menschen haben immer höhere Anforderungen an die Brandbekämpfung. Bei der Brandverhütung geht es nicht nur darum, Brände zu verhindern, sondern auch darum, den Brandherd schnell zu finden und den Brand zu löschen, bevor der Brand entsteht. Brandprävention im Wald ist schwieriger als andere Brandprävention. Im Wald gibt es keinen Strom, und das Waldgebiet ist groß. Wenn es einen kleinen Brandbereich gibt, Es ist schwierig, den Brandort zu finden. Das Brandschutzsystem LoRa IoT kann dieses Problem sehr gut lösen. LoRa verfügt über einen großen Übertragungsbereich, Energieeffizient, und lange Akkulaufzeit. Es kann die Situation im Wald in Echtzeit überwachen und den Brand in kürzester Zeit löschen. Wenn ein Gebäude unter Beschuss steht, LoRa übermittelt die Brandsituation erstmals per drahtloser Übertragungstechnik an die Feuerwehr, und LoRaWAN-Rauchmelder kann einen sicheren Fluchtweg für Fluchtpersonal in Innenräumen planen, um die durch Feuer verursachten Schäden zu verringern.
Intelligente Landwirtschaft
Die Landwirtschaft ist eine kostensensible Branche. LoRa IoT-Geräte kosten weniger als andere IoT-Geräte, and LoRa’s wide transmission range means fewer devices should be deployed on farms and pastures, Betriebskosten weiter senken. Das LoRa IoT-Gerät sammelt verschiedene Wachstumsumgebungsinformationen durch Sensoren wie z Temperatur, Feuchtigkeit, Säure, und andere, und übermittelt diese Informationen dann periodisch an den Cloud-Server. Basierend auf diesen Daten, Landwirte können feststellen, ob es Zeit zum Gießen und Düngen ist, was den Verbrauch von Wasserressourcen reduziert und die Ernteerträge verbessert.
Logistikverfolgung
Jetzt wird die Logistikbranche immer weiter entwickelt, und es gibt immer mehr Logistiktransporte und Logistiklager. Die Entwicklung von Logistikunternehmen hängt von der Qualität des Logistikmanagements und der Logistikverfolgung ab. Wenn Waren per LKW transportiert werden, es dauert normalerweise lange und weit. Die Batterielebensdauer des Ortungs- oder Ortungsgeräts und die Entfernung, die das Signal zurücklegt, werden sehr wichtig. Während des Lokalisierungsprozesses der Ware in Echtzeit, Der Akku lässt sich nicht ausschalten. Um die Akkulaufzeit zu erhalten, Die LoRa IoT-Technologie zeichnet sich durch ein komplexes intelligentes Logistiksystem aus. Logistikunternehmen platzieren können LoRa-Tracking-Geräte an geeigneten Positionen entsprechend der Lagerverteilung und den Transportwegen, und die Transportsituation von Gegenständen wirklich meistern. Für Unternehmen, Es kann die Effizienz des Unternehmenstransports verbessern, den Transport von Waren verstehen, und reduzieren den Warenverlust; für Verbraucher, Sie können den Transportort und die ungefähre Ankunftszeit der Waren wirklich erfassen, und vereinbaren Sie angemessen die Zeit, um die Expresslieferung zu erhalten.
Zusammenfassung der LPWAN-Technologie
Das Ziel von LPWAN-Technologien ist eine für M2M optimierte Technologie zur drahtlosen Netzwerkkommunikation über große Entfernungen (Gerät-zu-Gerät) Kommunikationsszenarien in IoT-Anwendungen. Die Vorteile der LPWAN-Technologie zeigen sich vor allem in der geringen Geschwindigkeit, extrem geringer Stromverbrauch, Fern, geringer Durchsatz, und starke Deckkraft. Diese Eigenschaften zeigen nur, dass diese Technologie für das Szenario der Fernübertragung des Internets der Dinge entwickelt wurde. Spezifische Anwendungen umfassen die städtische Abdeckung, Zählerfernauslesung, Schachtdeckelinspektion, und Inspektion von Offshore-Fischereifahrzeugen.
Als neues Technologiecamp, LPWAN ist in zwei große Fraktionen unterteilt: autorisiertes Frequenzband und nicht lizenziertes Frequenzband. Lizenzierte Frequenzbänder sind unterteilt in EC-GSM, eMTC, und NB-IoT; das “Top-Karte” der unlizenzierten Frequenzbänder ist LoRa.
EC-GSM
Mit dem Aufstieg von LPWAN, die Nachteile von traditionellem GRPS im Internet der Dinge werden immer offensichtlicher. In 2014, das 3GPP-Forschungsprojekt zur Migration von Schmalband (200kHz) Internet-of-Things-Technologie zu GSM, auf der Suche nach einem größeren Abdeckungsbereich, der 20 dB höher ist als bei herkömmlichem GPRS, und schlug fünf Ziele vor: Verbesserung der Indoor-Abdeckungsleistung, Unterstützung von großflächigen Geräteverbindungen, Reduzierung der Anlagenkomplexität, Energieverbrauch, und Zeitverzögerung. Von 2015, die TSG GERAN #67 Sitzungsbericht stellte fest, dass EC-GSM fünf Hauptziele erreicht hat. Aber mit dem Einfrieren des R13 NB-IoT-Standards, Menschen stecken mehr Energie in den neu definierten Standard.
eMTC
Das Konzept von eMTC ist offiziell in R13 benannt. Der bisherige R12 heißt Low-Cost MTC, das ist eine IoT-Technologie basierend auf der LTE-Evolution. eMTC wird auf Basis eines Mobilfunknetzes bereitgestellt, und Benutzergeräte können direkt auf das vorhandene LTE-Netzwerk zugreifen, indem sie 1,4 MHz Funkfrequenz und Basisbandbandbreite unterstützen. Die Schlüsselfähigkeiten von eMTC sind hohe Geschwindigkeit (im Vergleich zu GPRS, Zigbee, etc.), Mobilität, Standort, und Unterstützung für die Stimme.
NB-IoT
NB-IoT, was in letzter Zeit besonders heiß ist, ist eigentlich die Integration von NB-CIoT und NB-LTE. NB-CIoT schlägt eine brandneue Luftschnittstellentechnologie vor, das mehr modifiziert ist als das traditionelle LTE-Netz. Es erfüllt die fünf beim Treffen der TSG GERAN#67 vorgeschlagenen Ziele. Sein Highlight ist, dass die Kosten für Kommunikationsmodule niedriger sind als die von GSM- und NB-LTE-Modulen. Das NB-LTE ist mit dem bestehenden LTE kompatibel und zeichnet sich durch eine einfache Bereitstellung aus. Nach heftiger Kontroverse, die beiden wurden schließlich zum technischen Standard von NB-IoT zusammengeführt.
Vergleich von LoRa IoT und NB-IoT
Basierend auf Kostenüberlegungen, der Stückpreis des LoRa-Moduls beträgt ca. 8-10 US Dollar, und es müssen keine zusätzlichen Frequenzgebühren für nicht lizenzierte Frequenzbänder bezahlt werden. Im Vergleich zu NB-IoT, es hat erhebliche Kostenvorteile. In Bezug auf die Akkuleistung, da NB-IoT auf dem lizenzierten Mobilfunkspektrum arbeitet, es muss das Netzwerk regelmäßig synchronisieren, die entsprechende Leistung verbrauchen. LoRa IoT hat diese Bedenken nicht, aber auch dieses Feature von NB-IoT wird von geteilten Fahrrädern herzlich begrüßt. Auf dieser Grundlage, Das Fahrzeug kann in Echtzeit positioniert werden. In Ergänzung, aus Sicht des Geschäftsmodells, NB-IoT gehört zum Netzwerkaufbau von Telekommunikationsbetreibern, und die Geschäftsseite muss nicht allein über den Einsatz von Basisstationen nachdenken, was ist sorgenfreier. Aber zur selben Zeit, die Qualität und Sicherheit des Netzwerks sind unkontrollierbare Risiken, und auch die Wertschöpfung der Unternehmen selbst wird teilweise behindert. LoRa, auf der anderen Seite, ist ein selbstgebautes Unternehmensnetzwerk. Basisstationen müssen selbst bereitgestellt werden, und Folgeoperationen, Wartung, Optimierung, etc. sind erforderlich. Abdeckungspunkte, Netzwerkqualität, und Sicherheit liegen in ihrer eigenen Verantwortung.
Bis jetzt, loRa IoT und NB-IoT haben ihre eigenen Vor- und Nachteile und ihre jeweiligen Anwendungsszenarien. Keine IoT-Technologie wird wirklich Mainstream sein. Was die Technik an sich betrifft, es gibt keine absolute perfektion. Ausgehend vom Geschäft, Umso wichtiger ist es, Geschäftsmerkmale und Geschäftsmodelle zu kombinieren, um eine geeignetere IoT-Technologie auszuwählen. Begleitet wird die Entwicklung der IoT-Technologie von “Helden” aus der ganzen Welt. Wir werden abwarten, ob es in Zukunft drei Parteien oder neue Mächte geben wird, die die Welt beherrschen werden.
EsRein IoT Marktnotierungen
Die Ära des Internet of Everything ist auch die Ära, in der Daten König sind. Aber in vielen Fällen, wenn Smart-Objekte keine entsprechenden Standortinformationen haben, es bedeutet, dass die Daten “überladen” und der Nutzwert wird stark reduziert. Mit der kräftigen Entwicklung der IoT-Branche in den letzten zwei Jahren, Auch die Nachfrage nach Ortungstechnik in verschiedenen IoT-Anwendungsszenarien ist deutlich gestiegen. Derzeit, es gibt Dutzende oder sogar Hunderte von Ortungstechnologien, jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile und passende Anwendungsszenarien.
Im Gegensatz zum NB-IoT-Backbone-Netzwerk, LoRa spielt eher a “W-lan” Rolle in der zukünftigen Ära des Internets der Dinge. Das Internet of Everything ist ein unaufhaltsamer Trend der Zukunft, und die Grundlage für die Realisierung des Internet of Everything ist die Notwendigkeit, mehrere zehn Milliarden physischer Endgeräte über verschiedene Verbindungstechnologien zu verbinden. Aufgrund der Unterschiede in der Umgebung und den funktionalen Anforderungen des Netzwerks, Die riesigen vernetzten Endgeräte müssen verschiedene differenzierte Anforderungen an das Kommunikationsnetz stellen, die bestimmt, dass der drahtlose Kommunikationsmarkt des Internets der Dinge eine Situation sein wird, in der hundert Denkrichtungen konkurrieren.
Apropos LoRa, viele Leute werden es mit NB-IoT vergleichen, denn beide sind derzeit die repräsentativsten drahtlosen Verbindungstechnologien. Aber in der Tat, die Verbindung zwischen LoRa und NB-IoT ist kein einfacher Wettbewerb. Wenn LoRa auch ein Netz hat, das von Betreibern in China abgedeckt wird, es kann als Konkurrenzverhältnis verstanden werden. Aber in der Tat, domestic LoRa does not have an operator’s network, und LoRa ist eher dafür verantwortlich, NB-IoT auszugleichen, das ist eine Beziehung der gegenseitigen Zusammenarbeit. Das LoRa-Netzwerk gleicht das NB-IoT-Netzwerk hauptsächlich auf zwei Ebenen aus. Die erste Ebene besteht darin, das Netzwerk im physischen Raum zu verdecken. In der zukünftigen Nutzung des Internets der Dinge, there are many uses that the operator’s network cannot cover, wie unterirdische und abgelegene Berggebiete. Es ist angemessener, LoRa und andere Netzwerke in diesen Umgebungen bereitzustellen. Die zweite Ebene ist die Geschäftsebene, um die komplexen und veränderlichen Geschäftsanforderungen von IoT-Projekten auszugleichen. Einige IoT-Projekte erfordern kein öffentliches Netzwerk, gehen jedoch davon aus, dass für die Verbindung ein privates Netzwerk verwendet wird, was eher ihren eigenen Geschäftsinteressen entspricht, sei es für die Datensicherheit, Budget, oder andere Überlegungen. Dieses Maß an Geschäftsanforderungen ist auch der Vorteil des LoRa-Netzwerks gegenüber NB-IoT.