LPWAN IoT: Dlaczego LPWAN jest niezbędny w świecie IoT ?

LPWAN IoT: Dlaczego LPWAN jest niezbędny w świecie IoT ?
Dlaczego LPWAN jest niezbędny w świecie IoT

Coraz trudniej zobaczyć przyszłość bez Internetu Rzeczy w naszym codziennym życiu. W coraz większym stopniu polegamy na większej liczbie obiektów obsługujących sieć komunikacyjną, które mogą nie tylko wysyłać i odbierać dane, ale także wykonywać określone zadania. Nasz świat jest wypełniony czujnikami i kamerami LPWAN IoT, które przesyłają różnorodne informacje, od poziomu zanieczyszczenia atmosfery, przez stan ruchu, po geolokalizację skuterów i rowerów do wspólnego użytku na zaludnionych ulicach.

Fakt, że IoT staje się normą w naszym codziennym życiu oznacza, że ​​istnieją elementy, które prowadzą do wykładniczego wzrostu jego ekosystemu. Z drugiej strony, Łączność sieciowa IoT – szkielet Internetu Rzeczy – była stymulowana głównie przez technologię LPWAN IoT. Rozpowszechnienie tej technologii w rozwoju IoT można zaobserwować głównie w sektorze przemysłowym.

Z raportów rynkowych wynika, że ​​liczba urządzeń obsługujących IoT wzrośnie z roku na rok 8.6 miliard do 29.42 miliard (2019 – 2030), z LPWAN IoT będącym głównym motorem tego wzrostu. Niedawny raport rynkowy, który dogłębnie analizuje wkład LPWAN w rozwój IoT, szacuje, że najszybciej rozwijającą się technologią komunikacyjną IoT w ciągu następnej połowy dekady będzie LPWAN. Ten sam raport przewiduje, że liczba urządzeń IoT korzystających z LPWAN będzie rosła 109% każdego roku, przekroczenie miliarda urządzeń o 2023.

Zrozumienie sieci rozległych małej mocy

Są to technologie radiowe, które obsługują komunikację bezprzewodową na duże odległości. W przeciwieństwie do technologii bezprzewodowych, takich jak Bluetooth i Wi-Fi, które przesyłają duże pakiety danych na niewielkie odległości, Sieci LPWAN będą wysyłać mniejsze pakiety danych, ale na większe odległości.

Istnieje wiele sposobów projektowania i wdrażania sieci LPWAN w zależności od zamierzonego zastosowania. Sieci LPWAN można podzielić na dwie kategorie: niekomórkowe i komórkowe. Sieci komórkowe LPWAN wykorzystują licencjonowane częstotliwości, takie jak LTE-M i NB-IoT. Z drugiej strony, niekomórkowe sieci LPWAN działają w nielicencjonowanych pasmach radiowych ISM, takich jak LoRa i Sigfox. Ta różnica sprawia, że ​​aplikacja końcowa obu klas jest zupełnie inna.

Zrozumienie sieci rozległych o niskim poborze mocy

Przykłady wiodących niekomórkowych technologii IoT LPWAN

Obecnie najczęściej używanymi protokołami niekomórkowymi są Sigfox i LoRa.

Sigfox wykorzystał modulację ultrawąskopasmową, która jest jedną z najwydajniejszych metod transmisji danych. Jednakże, może wysyłać tylko niewielkie ilości danych (tak dużo jak 12 bajty danych). Ponieważ protokół jest zainstalowany w całym kraju, odegrała kluczową rolę w tworzeniu szerokiego zasięgu LPWAN IoT w głównych miastach USA dla urządzeń IoT.

Urządzenia Sigfox nie wymagają punktów dostępowych ani bram, ponieważ urządzenia obsługujące Sigfox mogą łatwo łączyć się z chmurą przez wieże Sigfox – tak jak zwykłe wieże komórkowe. Ponieważ Sigfox ma wyjątkowo niską szybkość transmisji danych, jest przeznaczony do komunikacji w hałaśliwym i plenerowym otoczeniu. Ten protokół jest idealny dla prostych urządzeń czujnikowych, które mogą wymagać wysyłania lub odbierania tylko niewielkiej liczby wiadomości dziennie, takie jak systemy monitorowania zdarzeń awaryjnych i alarmy bezpieczeństwa.

LoRa (Daleki zasięg) wykorzystuje schemat modulacji widma rozproszonego chirp do cyfrowego przesyłania informacji na duże odległości. LoRaWAN, który jest zbudowany na LoRa, to ogólnodostępny MAC (Media Access Control) specyfikacja warstwy. Oprócz przesyłania większych ładunków danych niż Sigfox, LoRaWAN jest również odporny na wielościeżkowe zanikanie. Wymaga większej przepustowości niż Sigfox ze względu na schemat modulacji, co czyni go idealnym do obsługi dużej liczby urządzeń.

Niekomórkowe technologie LPWAN IoT

Wybitne niekomórkowe technologie LPWAN IoT

Inne godne uwagi niekomórkowe standardy LPWAN to Weightless i Ingenu. Jako otwarty protokół, Weightless jest kompatybilny z wieloma nielicencjonowanymi zespołami. Nieważkość SIG, twórcy sieci, pierwotnie zaprojektował trzy różne standardy LPWAN; Nieważkość-N, Nieważkość-W, i nieważkości-P. Każdy standard ma swoje unikalne cechy. Jednakże, wydaje się, że firma całkowicie skupiła się na Weightless-P.

Pomysłowe RPMA (Wieloetapowy dostęp losowy) jest inny standard. Może zaoferować wsparcie prawie 400,000 węzły na „sektor”, ze wszystkimi wymagającymi minimalnymi punktami dostępu. W przeciwieństwie do LoRa i Sigfoxa, protokół wykorzystuje globalnie akceptowany 2.4 Pasmo ISM GHz. Obsługuje również dwukierunkowy transfer danych na szerokich obszarach pokrycia. Ingenu zarządza publicznie dostępną siecią maszyn, który służy do świadczenia usług na rzecz 30+ Miasta w USA.

Dzisiejsze wiodące technologie komórkowe LPWAN IoT

Operatorzy sieci komórkowych oceniali swoje istniejące technologie sieciowe, aby określić, w jaki sposób mogą je wykorzystać do zwiększenia funkcjonalności IoT. Umownie, sieci komórkowe zostały sklasyfikowane jako sieci wymagające konserwacji i o dużym poborze mocy. Dziś, operatorzy komórkowi obsługują aplikacje wąskopasmowe dzięki istniejącym standardom komórkowym.

LTE-M (inaczej określany jako LTE Cat-M1) umożliwia urządzeniom IoT łączenie się bezpośrednio z Internetem za pomocą istniejących sieci LTE. Sieć jest nie tylko mniej kosztowna niż tradycyjne sieci komórkowe, ale jest też bardziej energooszczędny. Zajmuje również miejsce w dzisiejszej technologii LPWAN IoT o najwyższej przepustowości.

Wąskopasmowy Internet rzeczy (znany również jako NB-IoT) obsługuje niedrogie pokrycie szerokiego obszaru przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii. NB-IoT pozwala uniknąć nakładania się z innymi protokołami, działając inaczej niż inne standardy LTE. Wymaga również własnej dedykowanej przepustowości. LTE-M i NB-IoT są produktami Partnerskiego Projektu Trzeciej Generacji (3NIE WAŻNE) i działają na częstotliwościach licencjonowanych.

Dzisiejsze wiodące technologie komórkowe LPWAN

Co sprawia, że ​​LPWAN jest idealnym rozwiązaniem dla czujników IoT?

1. Duży zasięg
LPWAN może umożliwić komunikację urządzeń IoT na duże odległości (3-20 km). To imponujący wyczyn, biorąc pod uwagę i tak niskie zapotrzebowanie na moc. Jednakże, odległość, na jaką może się komunikować, zależy w dużej mierze od wielu czynników. W miastach gęsto zabudowanych, LPWAN może komunikować się przez 2-5 km, biorąc pod uwagę, że na pewno wystąpią zakłócenia ze strony budynków i energii elektrycznej. Obszary z wyraźną linią wzroku, jak osady wiejskie, może spodziewać się przesyłania danych z urządzeń IoT na większe odległości (15-30 km).

2. Bezpośrednia łączność z chmurą
Protokoły LPWAN wykorzystują poniżej GHz częstotliwości, które łączą się podobnie do sieci komórkowych i zapewniają łączność dalekiego zasięgu. Oznacza to zasadniczo, że możliwe jest umieszczanie stacji bazowych lub bramek od siebie o kilometry. Bramy te umożliwiają urządzeniom IoT łączenie się z chmurą bez konieczności inwestowania przez użytkownika we własne routery krótkiego zasięgu lub operacje typu mesh. W porównaniu, inne protokoły krótkiego zasięgu, takie jak Wi-Fi i Zigbee wymagają bram pośrednich, aby przesyłać dane urządzeń IoT do chmury.

3. Niskie zużycie energii
Ilość przesyłanych danych i tryb transmisji wpływają na zużycie energii przez urządzenia IoT. Urządzenia IoT, które działają w ramach protokołu LPWAN, zużywają mniej energii w porównaniu z resztą. Nawet lepiej, Urządzenia IoT korzystające z protokołu są zwykle automatycznie usypiane, gdy nie są używane. Pomaga to zachować ładunek, dlatego urządzenia mogą być używane przez długi czas (5-10 lat).

4. Zmniejszone koszty
Całkowity koszt posiadania ekosystemów IoT działających w ramach LPWAN jest dość niski. Ponieważ protokół działa przy niskim poborze mocy, wystarczy zainwestować w tanie baterie. Te baterie mają tendencję do dłuższego działania, obniżenie kosztów utrzymania. Także, do optymalnej obsługi ekosystemu IoT opartego na sieci LPWAN wymagana będzie niewielka liczba bram, co obniża koszty wdrożenia.

Przykłady aplikacji IoT obsługiwanych przez LPWAN IoT

Niska moc i duże możliwości urządzeń LPWAN IoT sprawiają, że są one idealne do wielu zastosowań. Niektóre z ich zastosowań obejmują:

Przykłady aplikacji IoT obsługiwanych przez sieci LPWAN

Zarządzanie flotą: Firmy posiadające duże floty często muszą mieć na oku swoje miejsce pobytu i aktualne wskaźniki wykorzystania. Urządzenia LPWAN IoT LW001-BG Pro mogą pomóc menedżerom floty śledzić konkretną lokalizację zasobów, zidentyfikować potrzeby konserwacyjne, i ustal najlepsze praktyki w zakresie oszczędności paliwa.

Zarządzanie flotą: Urządzenia LPWAN mogą być z łatwością wykorzystywane do egzekwowania bezpieczeństwa w miejscu pracy. Urządzenia IoT można oznaczyć na zasobach, aby określić, gdzie się znajdują i kto ich używa. W niebezpiecznych środowiskach pracy, Pracodawcy mogą zaoferować pracownikom przyciski napadowe LW004-PB zasilane przez LPWAN dla łatwiejszej komunikacji w razie wypadku.

Inteligentne rolnictwo: Urządzenia IoT definiują przyszłość rolnictwa. Urządzenia IoT LW002-TH mogą być dystrybuowane w gospodarstwach rolnych i szklarniach w celu monitorowania środowiska. Ich czujniki można zaprogramować tak, aby wprawiały w ruch kilka rzeczy w przypadku, gdy wilgotność i temperatura otoczenia wykraczają poza zalecane poziomy.

Włączenie inteligentnego miasta: Inteligentne miasta mają mieć wiele urządzeń IoT, które mogą się ze sobą komunikować, od jazdy samochodem po światła miejskie. Urządzenia LPWAN IoT LW001-BG mogą zostać uruchomione, aby pomóc w inteligentnym sterowaniu sygnalizacją świetlną, inteligentne parkowanie, i inteligentne zarządzanie odpadami, żeby wymienić kilka możliwych przypadków użycia.

Automatyka domowa: Ludzie powoli przyzwyczajają się do automatyki domowej, od inteligentnych systemów nadzoru domu po inteligentne termostaty. Wtyczka IoT MK103 może ułatwić życie w domu dzięki połączonym ze sobą urządzeniom. Na przykład, możesz zdalnie wyłączyć oświetlenie w domu, temperatury kontrolne, i ustaw swój system bezpieczeństwa. Takie połączenie funkcjonalności sprawia, że ​​domy są bezpieczne, wygodny, i wygodne do zamieszkania.

Fabryka połączona z IoT: Firmy mogą również korzystać LW001-BG Pro do śledzenia przemysłowych urządzeń IoT i zarządzania nimi. Urządzenia pomogą użytkownikom uzyskać dostęp do kluczowych danych metryk, takich jak wydajność sprzętu i dane telemetryczne. Możesz użyć tych informacji do konserwacji zapobiegawczej sprzętu, zwiększenie bezpieczeństwa i ochrony, i poprawa wydajności fabryki, wszystko to można zrobić zdalnie.

Łączenie systemów opieki zdrowotnej: Urządzenia LPWAN IoT zrewolucjonizowały, jak łatwo lekarze mogą zdalnie śledzić stan zdrowia pacjentów, szczególnie podczas pandemii. Pacjenci mogą nosić LW004-CT dla łatwiejszego monitorowania stanu zdrowia. W przypadku jakiejkolwiek anomalii, urządzenia wyślą alarm do odpowiedniego lekarza w celu podjęcia działań;. Ułatwia również śledzenie stanu zdrowia osób w krytycznych warunkach.

IoT tworzy lepszą przyszłość

Urządzenia IoT definiują przyszłość komunikacji i automatyzacji. Z technologiami takimi jak LPWAN, nie wiadomo, jak daleko te urządzenia mogą nas zabrać. Wdróż urządzenia LPWAN IoT w swoim życiu lub firmie już dziś, aby cieszyć się korzyściami, jakie mają do zaoferowania.

Scenariusz --
PODZIEL SIĘ TYM POSTEM