LPWAN IoT: เหตุใด LPWAN จึงมีความจำเป็นใน IoT World ?

It’s becoming harder to see a future without the Internet of Things in our daily lives. เรากำลังพึ่งพาออบเจกต์ที่เปิดใช้งานเครือข่ายการสื่อสารมากขึ้น, ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งและรับข้อมูลแต่ยังทำงานเฉพาะอย่าง. โลกของเราเต็มไปด้วยเซ็นเซอร์และกล้อง LPWAN IoT ที่ส่งข้อมูลที่หลากหลาย, ตั้งแต่ระดับมลภาวะในบรรยากาศ จนถึงสภาพการจราจร ไปจนถึงสกู๊ตเตอร์และจักรยานระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์สำหรับใช้ร่วมกันในถนนที่มีประชากรจำนวนมาก.

ความจริงที่ว่า IoT กำลังกลายเป็นบรรทัดฐานในชีวิตประจำวันของเรา หมายความว่ามีองค์ประกอบที่นำไปสู่การเติบโตแบบทวีคูณของระบบนิเวศ. ด้านพลิก, IoT’s network connectivity – a backbone of the Internet of Things – has been mainly stimulated by LPWAN IoT technology. ความชุกของเทคโนโลยีนี้ในการพัฒนา IoT สามารถเห็นได้ในภาคอุตสาหกรรมเป็นหลัก.

รายงานการตลาดคาดการณ์ว่าอุปกรณ์ที่เปิดใช้งาน IoT จะเพิ่มขึ้นจาก 8.6 พันล้านถึง 29.42 พันล้าน (2019 – 2030), โดยที่ LPWAN IoT เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการเติบโตนี้. A recent market report that extensively analyzes LPWAN’s contribution to IoT growth estimates that the fastest-growing IoT communication technology within the next half-decade will be LPWAN. รายงานฉบับเดียวกันคาดการณ์ว่าจำนวนอุปกรณ์ IoT ที่ใช้ LPWAN นั้นจะเพิ่มขึ้นตาม 109% แต่ละปี, กว่าพันล้านเครื่องโดย 2023.

ทำความเข้าใจเครือข่ายบริเวณกว้างพลังงานต่ำ

เหล่านี้เป็นเทคโนโลยีวิทยุที่รองรับการสื่อสารไร้สายในระยะทางไกล. ต่างจากเทคโนโลยีไร้สายอย่าง Bluetooth และ Wi-Fi ที่ถ่ายโอนแพ็กใหญ่ข้อมูลในระยะทางสั้น ๆ, LPWANs จะส่งข้อมูลแพ็กเก็ตที่เล็กกว่าแต่ในระยะทางที่ไกลกว่า.

มีหลายวิธีในการออกแบบและปรับใช้ LPWAN ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันที่ต้องการ. LPWAN สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ไม่ใช่เซลล์และเซลล์. Cellular LPWANs ใช้ความถี่ที่ได้รับอนุญาต เช่น LTE-M และ NB-IoT. ด้านพลิก, LPWAN ที่ไม่ใช่เซลลูลาร์ทำงานภายใต้คลื่นความถี่ ISM ที่ไม่มีใบอนุญาต เช่น LoRa และ Sigfox. ความแตกต่างนี้ทำให้การใช้งานขั้นสุดท้ายของทั้งสองคลาสแตกต่างกันมาก.

ตัวอย่างของเทคโนโลยี IoT ของ LPWAN ที่ไม่ใช่เซลล์ชั้นนำ

Today’s most commonly used non-cellular protocols are Sigfox and LoRa.

Sigfox ใช้การปรับคลื่นความถี่แคบพิเศษ, ซึ่งเป็นวิธีการรับส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดวิธีหนึ่ง. อย่างไรก็ตาม, สามารถส่งข้อมูลได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น (มากเท่ากับ 12 ไบต์ของข้อมูล). เนื่องจากมีการติดตั้งโปรโตคอลไว้ทั่วประเทศ, เป็นเครื่องมือในการสร้างความครอบคลุม LPWAN IoT ที่กว้างขวางทั่วเมืองใหญ่ ๆ ของสหรัฐอเมริกาสำหรับอุปกรณ์ IoT.

Sigfox devices don’t require access points or gateways since Sigfox-enabled devices can easily connect to the cloud through Sigfox towers – just like regular cell towers. เนื่องจาก Sigfox มีอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำมาก, มันมีไว้สำหรับการสื่อสารผ่านสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังและเปิดโล่ง. โปรโตคอลนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์เซ็นเซอร์ทั่วไปที่อาจจำเป็นต้องส่งหรือรับข้อความจำนวนเล็กน้อยทุกวัน, เช่น ระบบตรวจสอบเหตุการณ์ฉุกเฉินและสัญญาณเตือนความปลอดภัย.

LoRa (ระยะยาว) ใช้แผนการมอดูเลตคลื่นกระจายเสียงเจี๊ยก ๆ สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลดิจิทัลในระยะทางไกล. LoRaWAN, ซึ่งสร้างขึ้นบน LoRa, เป็น MAC . ที่เปิดเผย (การควบคุมการเข้าถึงสื่อ) ข้อกำหนดชั้น. นอกจากการถ่ายโอนข้อมูลที่มีขนาดใหญ่กว่า Sigfox, LoRaWAN ยังทนต่อการซีดจางหลายเส้นทาง. ต้องการแบนด์วิดท์มากกว่า Sigfox เนื่องจากรูปแบบการมอดูเลต, ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการรองรับอุปกรณ์จำนวนมาก.

LPWAN IoT Technologies ที่ไม่ใช่เซลลูลาร์ที่โดดเด่น

มาตรฐาน LPWAN ที่ไม่ใช่เซลลูลาร์ที่โดดเด่นอื่นๆ ได้แก่ Weightless และ Ingenu. เป็นโปรโตคอลแบบเปิด, Weightless เข้ากันได้กับวงดนตรีที่ไม่มีใบอนุญาตหลายวง. SIG ไร้น้ำหนัก, ผู้สร้างเครือข่าย, เดิมทีได้ออกแบบมาตรฐาน LPWAN ที่แตกต่างกันสามมาตรฐาน; ไร้น้ำหนัก-N, ไร้น้ำหนัก-W, และ Weightless-P. แต่ละมาตรฐานมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง. อย่างไรก็ตาม, ดูเหมือนว่าบริษัทจะเปลี่ยนโฟกัสไปที่ Weightless-P . ทั้งหมดแล้ว.

RPMA . อันชาญฉลาด (การเข้าถึงหลายเฟสแบบสุ่ม) เป็นอีกมาตรฐานหนึ่ง. สามารถให้การสนับสนุนเกือบ 400,000 nodes per “sector’, โดยทั้งหมดต้องใช้จุดเข้าใช้งานน้อยที่สุด. ไม่เหมือนกับ LoRa และ Sigfox, โปรโตคอลใช้ที่ยอมรับทั่วโลก 2.4 GHz ISM แบนด์. นอกจากนี้ยังรองรับการถ่ายโอนข้อมูลแบบสองทางในพื้นที่ครอบคลุมกว้าง. Ingenu จัดการ Machine Network ที่เผยแพร่สู่สาธารณะ, ที่ใช้ในการให้บริการแก่ 30+ เมืองในสหรัฐอเมริกา.

Today’s Leading Cellular LPWAN IoT Technologies

ผู้ให้บริการเครือข่ายเซลลูล่าร์ได้ประเมินเทคโนโลยีเครือข่ายที่มีอยู่เพื่อระบุวิธีที่พวกเขาสามารถใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ IoT. ตามอัตภาพ, เครือข่ายเซลลูลาร์จัดเป็นเครือข่ายที่มีการบำรุงรักษาสูงและใช้พลังงานมาก. วันนี้, ผู้ให้บริการเครือข่ายโทรศัพท์ได้ให้บริการแอปพลิเคชันแบบแนร์โรว์แบนด์ผ่านมาตรฐานเซลลูลาร์ที่มีอยู่แล้ว.

LTE-M (หรือเรียกอีกอย่างว่า LTE Cat-M1) อนุญาตให้อุปกรณ์ IoT เชื่อมต่อโดยตรงกับอินเทอร์เน็ตด้วยความช่วยเหลือของเครือข่าย LTE ที่มีอยู่. เครือข่ายไม่เพียงแต่มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าเครือข่ายเซลล์แบบเดิมเท่านั้น, แต่ยังประหยัดพลังงานมากกว่าอีกด้วย. It also holds the spot for today’s highest bandwidth LPWAN IoT technology.

IoT วงแคบ (หรือที่เรียกว่า NB-IoT) รองรับการครอบคลุมพื้นที่กว้างต้นทุนต่ำในขณะที่ยังคงอัตราการใช้พลังงานที่ลดลง. NB-IoT หลีกเลี่ยงการทับซ้อนกับโปรโตคอลอื่นด้วยการทำงานที่แตกต่างจากมาตรฐาน LTE อื่นๆ. นอกจากนี้ยังต้องการแบนด์วิดธ์เฉพาะของตัวเอง. LTE-M และ NB-IoT เป็นผลิตภัณฑ์ของ 3rd Generation Partnership Project (3ไม่เป็นไร) และทำงานบนความถี่ที่ได้รับอนุญาต.

อะไรทำให้ LPWAN เหมาะสำหรับเซ็นเซอร์ IoT?

1. ครอบคลุมพื้นที่กว้าง
LPWAN สามารถอนุญาตให้มีการสื่อสารอุปกรณ์ IoT ในระยะทางไกล (3-20 กม.). นี่เป็นความสำเร็จที่น่าประทับใจเมื่อพิจารณาจากความต้องการพลังงานที่ต่ำอยู่แล้ว. อย่างไรก็ตาม, ระยะทางที่สามารถสื่อสารได้นั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย. ในเมืองที่มีอาคารหนาแน่น, LPWAN สามารถสื่อสารเพื่อ 2-5 กม., พิจารณาว่าจะต้องมีการรบกวนจากอาคารและไฟฟ้าอย่างแน่นอน. บริเวณที่มีเส้นสายตาชัดเจน, เหมือนการตั้งถิ่นฐานในชนบท, สามารถคาดหวังการถ่ายโอนข้อมูลอุปกรณ์ IoT ในระยะทางที่ไกลกว่า (15-30 กม.).

2. การเชื่อมต่อโดยตรงกับคลาวด์
โปรโตคอล LPWAN ใช้ประโยชน์จาก ย่อยGHz ความถี่ที่เชื่อมต่อคล้ายกับเครือข่ายเซลลูลาร์และให้การเชื่อมต่อระยะไกล. โดยพื้นฐานแล้วหมายความว่าสามารถวางสถานีฐานหรือเกตเวย์ห่างกันเป็นกิโลเมตรได้. เกตเวย์เหล่านี้อนุญาตให้อุปกรณ์ IoT เชื่อมต่อกับคลาวด์โดยที่ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องลงทุนในเราเตอร์ระยะสั้นหรือการทำงานของตาข่าย. ในการเปรียบเทียบ, โปรโตคอลระยะสั้นอื่นๆ เช่น Wi-Fi และ Zigbee ต้องการเกตเวย์ระดับกลางเพื่อรับข้อมูลอุปกรณ์ IoT สู่ระบบคลาวด์.

3. การใช้พลังงานต่ำ
ปริมาณข้อมูลที่ส่งและโหมดการส่งส่งผลต่อการใช้พลังงานของอุปกรณ์ IoT. อุปกรณ์ IoT ที่ทำงานภายใต้โปรโตคอล LPWAN มักจะใช้พลังงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่เหลือ. ดีกว่า, อุปกรณ์ IoT ที่ใช้โปรโตคอลมักจะเข้าสู่โหมดสลีปโดยอัตโนมัติเมื่อไม่ได้ใช้งาน. ช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย, จึงเป็นเหตุให้อุปกรณ์ใช้งานได้นาน (5-10 ปี).

4. ลดต้นทุน
ต้นทุนการเป็นเจ้าของโดยรวมสำหรับระบบนิเวศ IoT ที่ทำงานภายใต้ LPWAN ค่อนข้างต่ำ. เนื่องจากโปรโตคอลทำงานภายใต้พลังงานต่ำ, คุณจะต้องลงทุนในแบตเตอรี่ราคาถูกเท่านั้น. แบตเตอรี่เหล่านี้มักมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น, ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา. อีกด้วย, จำเป็นต้องมีเกตเวย์จำนวนน้อยเพื่อรองรับระบบนิเวศ IoT ที่ใช้ LPWAN อย่างเหมาะสมที่สุด, ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการปรับใช้.

ตัวอย่างแอปพลิเคชัน IoT ที่เปิดใช้งานโดย LPWAN IoT

พลังงานต่ำและความสามารถในระยะยาวของอุปกรณ์ LPWAN IoT ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย. แอปพลิเคชันบางส่วน ได้แก่:

• การจัดการกองเรือ: บริษัทที่มีฝูงบินขนาดใหญ่มักจะต้องคอยติดตามตำแหน่งและอัตราการใช้งานในปัจจุบัน. อุปกรณ์ LPWAN IoT LW001-BG Pro สามารถช่วยให้ผู้จัดการกลุ่มยานพาหนะติดตามตำแหน่งเฉพาะของสินทรัพย์ได้, ระบุความต้องการการบำรุงรักษา, และสร้างแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการประหยัดเชื้อเพลิง.

• การจัดการกองเรือ: สามารถใช้อุปกรณ์ LPWAN เพื่อบังคับใช้ความปลอดภัยในสถานที่ทำงานได้อย่างง่ายดาย. อุปกรณ์ IoT สามารถติดแท็กบนสินทรัพย์เพื่อระบุว่าพวกเขาอยู่ที่ไหนและใครกำลังใช้งานอยู่. ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่อันตราย, นายจ้างสามารถเสนอปุ่มตกใจแบบใช้ LPWAN ให้กับพนักงาน LW004-PB เพื่อการสื่อสารที่ง่ายขึ้นในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ.

• สมาร์ทฟาร์ม: อุปกรณ์ IoT กำลังกำหนดอนาคตของการเกษตร. อุปกรณ์ IoT LW002-TH สามารถแจกจ่ายได้ภายในฟาร์มและโรงเรือนเพื่อการเฝ้าสังเกตสิ่งแวดล้อม. สามารถตั้งโปรแกรมเซ็นเซอร์ให้ตั้งค่าบางอย่างในการเคลื่อนไหวได้ในกรณีที่ความชื้นและอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมอยู่นอกระดับที่แนะนำ.

• การเปิดใช้งานเมืองอัจฉริยะ: เมืองอัจฉริยะควรมีอุปกรณ์ IoT หลายเครื่องที่สามารถสื่อสารกันได้, จากการขับรถสู่ไฟเมือง. สามารถเปิดตัวอุปกรณ์ LPWAN IoT LW001-BG เพื่อช่วยในการควบคุมสัญญาณไฟจราจรอัจฉริยะ, ที่จอดรถอัจฉริยะ, และการจัดการขยะอย่างชาญฉลาด, เพื่อระบุกรณีการใช้งานที่เป็นไปได้บางประการ.

• ระบบอัตโนมัติในบ้าน: ผู้คนเริ่มหันมาใช้ระบบอัตโนมัติในบ้านอย่างช้าๆ, ตั้งแต่ระบบเฝ้าระวังบ้านอัจฉริยะไปจนถึงตัวควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ. ปลั๊ก IoT MK103 ทำให้การใช้ชีวิตที่บ้านง่ายขึ้นด้วยอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อถึงกัน. ตัวอย่างเช่น, คุณสามารถปิดไฟบ้านของคุณจากระยะไกลได้, ควบคุมอุณหภูมิ, และตั้งค่าระบบความปลอดภัยของคุณ. การผสมผสานของฟังก์ชันนี้ทำให้บ้านมีความปลอดภัย, สะดวกสบาย, และสะดวกในการอยู่อาศัยใน.

• โรงงานที่เชื่อมต่อกับ IoT: ธุรกิจยังสามารถใช้ LW001-BG มืออาชีพในการติดตามและจัดการอุปกรณ์ IoT อุตสาหกรรม. อุปกรณ์จะช่วยให้ผู้ใช้เข้าถึงข้อมูลตัวชี้วัดที่สำคัญ, เช่นประสิทธิภาพของอุปกรณ์และข้อมูลทางไกล. คุณสามารถใช้ข้อมูลนี้สำหรับการบำรุงรักษาเชิงป้องกันอุปกรณ์, เพิ่มความปลอดภัยและความมั่นคง, และปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงงาน, ทั้งหมดนี้สามารถทำได้จากระยะไกล.

• เชื่อมต่อระบบบริการสุขภาพ: อุปกรณ์ LPWAN IoT ได้ปฏิวัติวิธีที่ผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์สามารถติดตามสุขภาพของผู้ป่วยจากระยะไกลได้อย่างง่ายดาย, โดยเฉพาะในช่วงโรคระบาด. ผู้ป่วยสามารถสวมใส่ LW004-CT เพื่อการตรวจสุขภาพได้ง่ายขึ้น. หากมีความผิดปกติใดๆ, อุปกรณ์จะส่งสัญญาณเตือนไปยังผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ที่เกี่ยวข้องเพื่อดำเนินการ. นอกจากนี้ยังช่วยให้ติดตามสุขภาพของผู้ที่มีภาวะวิกฤตได้ง่ายขึ้น.

IoT กำลังสร้างอนาคตที่ดีกว่า

อุปกรณ์ IoT กำลังกำหนดอนาคตของการสื่อสารและระบบอัตโนมัติ. ด้วยเทคโนโลยีอย่าง LPWAN, ไม่มีใครบอกได้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้จะพาเราไปได้ไกลแค่ไหน. นำอุปกรณ์ LPWAN IoT ไปใช้ในชีวิตหรือธุรกิจของคุณวันนี้ เพื่อรับผลประโยชน์ที่มีให้.