Istnieje wiele rozwiązań technicznych dla technologii transmisji punktu końcowego Netcom Internetu Rzeczy. Dobrze znane rozwiązania technologii łączności bezprzewodowej obejmują NB-IoT, LoRa, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Sigfox, i sub-GHz. Różne technologie komunikacyjne mają różne cechy i odpowiednie scenariusze zastosowań. Pomiędzy nimi, LoRa i NB-IoT są najczęściej używane i budzą największe obawy w scenariuszach aplikacji IoT. Technologia LoRa IoT może osiągnąć duże odległości, transmisja danych o niskim poborze mocy, których nie mogą w pełni zaspokoić inne technologie komunikacyjne IoT. Taki jest również pierwotny zamysł technologii LoRa IoT. Technologia LoRa IoT jest odpowiednia dla scenariuszy o szerokim zasięgu, niewielka ilość danych, i niska terminowość. Tworzenie aplikacji IoT i systemów IoT, musisz dokładnie zrozumieć cel, wymagania, i środowiska scenariuszy aplikacji. Tylko szczegółowe i obiektywne zrozumienie wymagań i środowiska może właściwie określić technologię transmisji. Wybór dostawcy, który może wyprodukować urządzenia IoT z wieloma protokołami, może znacznie usprawnić realizację projektu IoT.
LoRa, co to właściwie jest??
LoRa to technologia transmisji WAN o niskim zużyciu energii, używany głównie w Internecie rzeczy. LoRa to skrót od dalekiego zasięgu, a daleki zasięg to także podstawowa zaleta LoRa, z dużą odległością transmisji ponad 15 km na terenach otwartych.
Jako jedna z technologii komunikacyjnych LPWAN, LoRa to schemat transmisji bezprzewodowej na bardzo duże odległości oparty na technologii rozproszonego widma. LoRa opiera się na widmie rozproszonym liniowej modulacji częstotliwości, który nie tylko utrzymuje charakterystykę niskiego zużycia energii modulacji widma sygnału, ale także znacznie zwiększa odległość komunikacyjną. Technologia LoRa IoT ma wysoką czułość i dobry stosunek sygnału do szumu. Pojawienie się LoRa może dobrze rozwiązać scenariusze aplikacji na duże odległości, mała moc, i transmisji małosygnałowej w Internecie rzeczy. LoRa ma niezrównaną wydajność i jest szeroko stosowany w erze Internetu Rzeczy.
Wprowadzenie do Internetu Rzeczy
Internet rzeczy (IoT) odnosi się do urządzeń i technologii, które łączą rzeczy z siecią. Obiekty same w sobie nie są w stanie dostrzec zmian w otoczeniu. Na obiektach należy zainstalować różne urządzenia IoT, takie jak czujniki informacyjne, skanery laserowe, urządzenia do identyfikacji radiowej, czujniki temperatury i wilgotności, itp. Po zebraniu tych danych, są one przesyłane do serwera lub centrum w chmurze w celu przetworzenia. Po przetworzeniu danych przez serwer, przekaże informację zwrotną na podstawie informacji. Obiekty są połączone z obiektami i serwerami za pomocą czujników, urządzenia sieciowe, i bramy do realizacji inteligentnej percepcji, rozpoznawanie i zarządzanie obiektami i procesami. Internet Rzeczy to nośnik informacji oparty na Internecie i tradycyjnych sieciach telekomunikacyjnych. Pozwala wszystkim wspólnym obiektom fizycznym, które mogą być adresowane niezależnie, na utworzenie wzajemnie połączonej sieci.
Wprowadzenie do LoRa IoT
LoRa IoT odnosi się do podłączania obiektów do sieci za pomocą modułów LoRa, bramy, i inne urządzenia. LoRa IoT ma na celu przesyłanie różnych wymaganych informacji zebranych przez różne czujniki i urządzenia końcowe, takie jak czujniki, do węzłów sieci i serwerów za pośrednictwem systemu LoRa. Urządzenie końcowe może również zareagować zgodnie z informacją przesłaną przez serwer lub inne urządzenie końcowe. Połączenie systemu LoRa IoT jest dwukierunkowe.
Zalety i wady systemu LoRa IoT
Korzyść: Sieć LoRa IoT charakteryzuje się dużą odległością transmisji, niski pobór mocy roboczej, wiele węzłów sieciowych, silna zdolność przeciwzakłóceniowa, i niski koszt.
- Długa odległość transmisji: czułość -148dBm, odległość komunikacji do 15 kilometrów
- Niskie zużycie energii podczas pracy: Metoda Aloha łączy się tylko wtedy, gdy są dane, a bateria może działać przez kilka lat
- Wiele węzłów sieciowych: W elastycznym trybie sieciowym, można podłączyć wiele węzłów
- Silne przeciwdziałanie zakłóceniom: Protokół ma funkcję LBT, w oparciu o metodę Aloha, z automatycznym skokiem częstotliwości i funkcjami adaptacji szybkości
- Niska cena: nielicencjonowane widmo, niski koszt węzła/terminalu
Niedogodności: Sieć LoRa IoT ma wiele zalet, ale ma też pewne wady.
- Zakłócenia widma: Dzięki ciągłemu rozwojowi LoRa, sprzęt LoRa, a wdrażanie sieci wciąż rośnie, i pewne zakłócenia widma wystąpią między sobą.
- Potrzebujesz zbudować nową sieć: Podczas procesu wdrażania LoRa, użytkownicy muszą zbudować własną sieć.
- Mała ładowność: Ładunek danych transmisji LoRa jest stosunkowo niewielki i ma limit bajtów.
Praktyczne zastosowania LoRa IoT
W ostatnich latach, Technologia bezprzewodowa LoRa staje się coraz bardziej dojrzała i stopniowo tworzy kompletny ekosystem aplikacji IoT. W celu promocji Internetu Rzeczy i budowania inteligentnego miasta, rząd miasta Tajpej również dogonił trend rozwoju tej technologii. Dzięki technologii LoRaWan, wdrożono eksperymentalną platformę IoT w celu zaspokojenia potrzeb obywateli za pomocą inteligentnych rozwiązań. Oprócz rozwiązań smart city energicznie promowanych przez rząd miasta Tajpej, scenariusze aplikacji odpowiednie dla LoRa IoT obejmują również następujące typy::
Inteligentny budynek
Tradycyjny sprzęt budowlany nie jest w stanie sprostać dążeniu ludzi do wyższej jakości życia, i budowanie inteligencji stało się nieuniknionym trendem. Inteligencja budynku wymaga dodania do budynków różnych urządzeń IoT. Te urządzenia IoT mogą dodawać czujniki zgodnie ze swoimi potrzebami, takie jak czujniki temperatury, czujniki wilgotności, czujniki jakości powietrza, itp. Informacje zebrane przez te czujniki są okresowo przesyłane do nadzorcy lub systemu automatycznego przetwarzania. Nadzorca lub zautomatyzowany system przetwarzania dostosuje temperaturę klimatyzatora i wilgotność w pomieszczeniu zgodnie z danymi, aby poprawić jakość powietrza w pomieszczeniu. Długi czas pracy na baterii LoRa jest tutaj dobrze odzwierciedlony.
Inteligentny ogień
Prace przeciwpożarowe dzielą się na zapobieganie pożarom i gaszenie pożarów, z których oba mają wysokie wymagania dotyczące czasu. Teraz z globalnym ociepleniem i gęstą populacją, ludzie mają coraz wyższe wymagania dotyczące gaszenia pożarów. Profilaktyka przeciwpożarowa to nie tylko zapobieganie pożarowi, ale również szybkie odnalezienie miejsca pożaru i ugaszenie pożaru przed jego powstaniem. Zapobieganie pożarom w lesie jest trudniejsze niż inne rodzaje ochrony przeciwpożarowej. W lesie nie ma prądu, a obszar leśny jest duży. Gdy jest mały obszar pożaru, trudno jest znaleźć miejsce pożaru. System przeciwpożarowy LoRa IoT może bardzo dobrze rozwiązać ten problem. LoRa ma duży obszar transmisji, niskie zużycie energii, i długa żywotność baterii. Może monitorować sytuację lasu w czasie rzeczywistym i ugasić pożar w bardzo krótkim czasie. Gdy budynek jest pod ostrzałem, LoRa po raz pierwszy transmituje sytuację pożarową do straży pożarnej za pomocą technologii transmisji bezprzewodowej, oraz Czujki dymu LoRaWAN potrafi zaplanować bezpieczną drogę ewakuacyjną dla personelu ewakuacyjnego w pomieszczeniach, aby zmniejszyć szkody spowodowane przez pożar.
Inteligentne rolnictwo
Rolnictwo jest branżą wrażliwą na koszty. Urządzenia LoRa IoT kosztują mniej niż inne urządzenia IoT, a szeroki zasięg transmisji LoRa oznacza, że w gospodarstwach rolnych i na pastwiskach należy rozmieścić mniej urządzeń, dalsze obniżenie kosztów eksploatacji. Urządzenie LoRa IoT zbiera różne informacje o środowisku wzrostu za pomocą czujników, takich jak temperatura, wilgotność, kwas, i inni, a następnie okresowo przesyła te informacje do serwera w chmurze. Na podstawie tych danych, rolnicy mogą określić, czy nadszedł czas na podlewanie i nawożenie, co zmniejsza zużycie zasobów wodnych i poprawia plon upraw.
Śledzenie logistyki
Teraz branża logistyczna jest coraz bardziej rozwinięta, i jest coraz więcej transportu logistycznego i magazynowania logistycznego. Rozwój przedsiębiorstw logistycznych zależy od jakości zarządzania logistyką i śledzenia logistyki. Gdy towary są przewożone ciężarówką, zwykle zajmuje to dużo czasu i dużą odległość. Żywotność baterii urządzenia śledzącego lub lokalizującego oraz odległość, jaką pokonuje sygnał, staną się bardzo ważne. Podczas procesu lokalizacji towarów w czasie rzeczywistym, baterii nie można wyłączyć. W celu utrzymania żywotności baterii, Technologia LoRa IoT charakteryzuje się złożonym inteligentnym systemem logistycznym. Firmy logistyczne mogą umieścić Urządzenia śledzące LoRa na odpowiednich pozycjach zgodnie z dystrybucją magazynową i trasami transportowymi, i naprawdę opanuj sytuację transportową przedmiotów. Dla przedsiębiorstw, może poprawić efektywność transportu przedsiębiorstwa, zrozumieć transport towarów, i zmniejszyć utratę towarów; dla konsumentów, mogą naprawdę uchwycić miejsce transportu i przybliżony czas przybycia towarów, i rozsądnie zorganizować czas na ekspresową dostawę.
Podsumowanie technologii LPWAN
Cel technologie LPWAN to technologia komunikacji bezprzewodowej na duże odległości zoptymalizowana pod kątem M2M (urządzenie-urządzenie) scenariusze komunikacji w aplikacjach IoT. Zalety technologii LPWAN przejawiają się głównie w niskiej prędkości, bardzo niskie zużycie energii, długi dystans, niska przepustowość, i mocne krycie. Te cechy pokazują tylko, że ta technologia jest stworzona z myślą o scenariuszu transmisji Internetu Rzeczy na duże odległości. Konkretne zastosowania obejmują zasięg miejski, zdalny odczyt licznika, inspekcja pokrywy włazu,, i inspekcja morskich statków rybackich.
Jako obóz nowych technologii, LPWAN dzieli się na dwie główne frakcje: dozwolone pasmo częstotliwości i nielicencjonowane pasmo częstotliwości. Licencjonowane pasma częstotliwości są podzielone na EC-GSM, eMTC, i NB-IoT; ten “górna karta” nielicencjonowanych pasm częstotliwości to LoRa.
EC-GSM
Wraz z powstaniem LPWAN, wady tradycyjnego GPRS stosowanego w Internecie Rzeczy stają się coraz bardziej oczywiste. w 2014, projekt badawczy 3GPP zaproponował migrację wąskopasmową (200kHz) Technologia Internetu Rzeczy do GSM, poszukiwanie szerszego zasięgu zasięgu o 20dB wyższego niż w przypadku tradycyjnego GPRS, i zaproponował pięć celów: poprawa wydajności krycia w pomieszczeniach, obsługa połączeń urządzeń o dużej skali, zmniejszając złożoność sprzętu, pobór energii, i opóźnienie czasowe. Za pomocą 2015, GTS GERAN #67 raport ze spotkania stwierdził, że EC-GSM osiągnął pięć głównych celów. Ale wraz z zamrożeniem standardu R13 NB-IoT, ludzie wkładają więcej energii w przedefiniowany standard.
eMTC
Koncepcja eMTC została oficjalnie nazwana w R13. Poprzedni R12 nosi nazwę Low-Cost MTC, czyli technologia IoT oparta na ewolucji LTE. eMTC jest wdrażany w oparciu o sieć komórkową, a sprzęt użytkownika może bezpośrednio uzyskać dostęp do istniejącej sieci LTE, obsługując częstotliwość radiową 1,4 MHz i przepustowość pasma podstawowego. Kluczowe możliwości eMTC to duża prędkość (w porównaniu do GPRS, Zigbee, itp.), Mobilność, Lokalizacja, i wsparcie dla głosu.
NB-IoT
NB-IoT, co ostatnio jest szczególnie gorące, jest w rzeczywistości integracją NB-CIoT i NB-LTE. NB-CIoT proponuje zupełnie nową technologię interfejsu powietrznego, która jest bardziej zmodyfikowana niż tradycyjna sieć LTE. Spełnia pięć celów zaproponowanych na spotkaniu TSG GERAN#67. Jego zaletą jest to, że koszt modułów komunikacyjnych jest niższy niż modułów GSM i NB-LTE. NB-LTE jest kompatybilny z istniejącym LTE i charakteryzuje się łatwością wdrożenia. Po zaciekłej kontrowersji, oba zostały ostatecznie połączone, tworząc standard techniczny NB-IoT.
Porównanie LoRa IoT i NB-IoT
Na podstawie rozważań dotyczących kosztów, cena jednostkowa modułu LoRa wynosi około 8-10 Dolary amerykańskie, i nie ma potrzeby płacenia dodatkowych opłat za widmo dla nielicencjonowanych pasm częstotliwości. W porównaniu z NB-IoT, ma znaczące zalety w kosztach. Pod względem wydajności baterii, ponieważ NB-IoT działa na licencjonowanym widmie komórkowym, musi regularnie synchronizować sieć, który zużyje odpowiednią moc. LoRa IoT nie ma tego problemu, ale ta funkcja NB-IoT jest również mile widziana przez współużytkowane rowery. Na tej podstawie, pojazd może być pozycjonowany w czasie rzeczywistym. Ponadto, z perspektywy modelu biznesowego, NB-IoT należy do konstrukcji sieciowych operatorów telekomunikacyjnych, a strona biznesowa nie musi sama rozważać rozmieszczenia stacji bazowych, co jest bardziej bezproblemowe. Ale w tym samym czasie, jakość i bezpieczeństwo sieci to niekontrolowane zagrożenia, a wartość dodana samych przedsiębiorstw również będzie w pewnym stopniu utrudniona. LoRa, z drugiej strony, to samodzielnie zbudowana sieć korporacyjna. Stacje bazowe muszą być wdrażane samodzielnie, i działania następcze, konserwacja, optymalizacja, itp. są wymagane. Punkty zasięgu, jakość sieci, i bezpieczeństwo są na ich własną odpowiedzialność.
Dotychczas, LoRa IoT i NB-IoT mają swoje zalety i wady oraz odpowiednie scenariusze zastosowań. Żadna technologia IoT nie będzie naprawdę mainstreamowa. Jeśli chodzi o samą technologię, nie ma absolutnej perfekcji. Zaczynając od biznesu, jeszcze bardziej konieczne jest połączenie cech biznesowych i modeli biznesowych w celu wybrania bardziej odpowiedniej technologii IoT. Rozwojowi technologii IoT towarzyszy m.in “bohaterowie” z całego świata. Poczekamy i zobaczymy, czy w przyszłości pojawią się trzy partie lub nowe siły, które zdominują świat.
Tora IoT notowania rynkowe
Era Internetu Wszechrzeczy to także era, w której królują dane. Ale w wielu przypadkach, jeśli inteligentne obiekty nie mają odpowiednich informacji o lokalizacji, oznacza to, że dane są “zagracone” a wartość użytkowa zostanie znacznie zmniejszona;. Wraz z dynamicznym rozwojem branży IoT w ciągu ostatnich dwóch lat, zapotrzebowanie na technologię pozycjonowania w różnych scenariuszach aplikacji IoT również znacznie wzrosło. Obecnie, istnieją dziesiątki, a nawet setki technologii pozycjonowania, z których każdy ma swoje zalety i wady oraz odpowiednie scenariusze zastosowań.
W przeciwieństwie do sieci szkieletowej NB-IoT, LoRa jest bardziej skłonny do gry “Wi-Fi” rolę w przyszłej erze Internetu rzeczy. Internet Wszechrzeczy to nie do powstrzymania trend w przyszłości, a podstawą realizacji Internetu Wszechrzeczy jest potrzeba połączenia dziesiątek miliardów fizycznych terminali poprzez różne technologie połączeń. Ze względu na różnice w otoczeniu i wymagania funkcjonalne sieci, ogromne terminale sieciowe muszą mieć różne zróżnicowane wymagania dotyczące sieci komunikacyjnej, co przesądza o tym, że rynek komunikacji bezprzewodowej Internetu Rzeczy będzie sytuacją, w której rywalizować będzie sto szkół myślenia.
Mówiąc o LoRa, wiele osób porówna to z NB-IoT, ponieważ obie są obecnie najbardziej reprezentatywnymi technologiami połączeń bezprzewodowych. Ale właściwie, połączenie LoRa z NB-IoT nie jest prostą konkurencją. Jeśli LoRa ma również sieć objętą operatorami w Chinach, można to rozumieć jako relację konkurencyjną. Ale właściwie, krajowa LoRa nie posiada sieci operatora, a LoRa jest bardziej odpowiedzialna za nadrobienie NB-IoT, który jest stosunkiem wzajemnej współpracy. Sieć LoRa nadrabia głównie sieć NB-IoT na dwóch poziomach. Pierwszym poziomem jest zakrycie sieci w przestrzeni fizycznej. W przyszłości wykorzystanie Internetu Rzeczy, istnieje wiele zastosowań, których sieć operatora nie może pokryć, takich jak podziemne i odległe obszary górskie. Bardziej odpowiednie jest wdrożenie LoRa i innych sieci w tych środowiskach. Drugi poziom to poziom biznesowy, który odpowiada na złożone i zmienne potrzeby biznesowe projektów IoT. Niektóre projekty IoT nie wymagają sieci publicznej, ale oczekują połączenia z siecią prywatną, co jest bardziej zgodne z ich własnymi interesami biznesowymi, czy to w zakresie bezpieczeństwa danych, budżet, lub inne względy. Ten poziom wymagań biznesowych jest również zaletą sieci LoRa w porównaniu z NB-IoT.
