Gdy masz rozległą sieć ze stosami urządzeń, które muszą się komunikować, potrzebujesz sieci rozległej o niskim poborze mocy.

Internet wciąż się rozwija, a Internet przedmiotów (IoT) to jeden z obszarów, który wciąż rozwija się w szybkim tempie. Większość tego wzrostu napędzają sieci rozległe o niskim poborze mocy (LPWAN), rodzaj połączenia o niskim poborze mocy dla sieci rozległej, który jest przydatny we wdrażaniu i użytkowaniu IoT.

Przyjrzyjmy się więc bliżej sieciom LPWAN, różnym typom sieci LPWAN i kilku przykładom ich wykorzystania w świecie rzeczywistym.

Co to jest Internet Rzeczy?

Aby zrozumieć LPWAN, musisz zrozumieć czym jest IoT. Nie musimy omawiać tego dogłębnie, ale odrobina wiedzy pomoże zrozumieć LPWAN.

Termin IoT odnosi się do urządzeń fizycznych, które są ze sobą połączone. Urządzenia te obejmują wszystko, od inteligentnych termostatów w domu po inteligentne latarnie uliczne w mieście.

Niektóre popularne urządzenia obsługujące IoT to:

  • Inteligentne urządzenia domowe: Termostaty, oświetlenie, kamery bezpieczeństwa
    • instagram viewer
  • Przemysłowy: Czujniki w urządzeniach produkcyjnych, czujniki kontroli zapasów
  • Inteligentne miasto: Oświetlenie uliczne i sygnalizacja świetlna, transport publiczny
  • Rolnictwo: czujniki gleby, inteligentne nawadnianie, kontrola zwierząt gospodarskich

To tylko kilka sposobów wykorzystania IoT. Ale aby systemy IoT działały, muszą być połączone, a LPWAN często odgrywają tę rolę.

Co to jest LPWAN?

LPWAN to bezprzewodowa sieć komunikacyjna, która może zapewniać transmisję danych o niskiej przepustowości i małej mocy na dużym obszarze. Ze względu na obszar, jaki może pokryć LPWAN, doskonale nadaje się do wspomagania komunikacji sieci IoT.

LPWAN nie ma określonego stałego rozmiaru obszaru, który może pokryć. Zasięg zależy od kilku czynników, w tym technologii transmisji, liczby podłączonych urządzeń IoT, dostępnych szybkości transmisji danych i innych. Ponadto inne czynniki wpływają na zasięg i transmisję LPWAN, takie jak przeszkody środowiskowe.

Jak działają sieci LPWAN?

Właściwości niskiego poboru mocy sieci LPWAN są kluczem do ich funkcjonalności. Urządzenia IoT są często zasilane bateryjnie i zużywają mało energii. Ponadto większość urządzeń IoT przesyła niewielkie ilości danych z niską szybkością transmisji bitów. To sprawia, że ​​sieci LPWAN idealnie nadają się do łączenia tych urządzeń na duże odległości przy minimalnym zużyciu energii.

Sieci LPWAN najczęściej wykorzystują nielicencjonowane częstotliwości radiowe. Eliminuje to potrzebę licencjonowania i zmniejsza koszty. Sposób kodowania i przesyłania danych zależy od typu LPWAN. Ale sercem każdego typu jest technika modulacji zaprojektowana do przesyłania danych na duże odległości przy minimalnych zakłóceniach.

Niektóre metody stosowane do osiągnięcia tego celu obejmują:

  • Używanie kodów korygujących błędy
  • Rozprzestrzenianie sygnału (rozprzestrzenia sygnał w szerokim paśmie częstotliwości)
  • Zmniejszenie szybkości transmisji danych

Przydatne jest myślenie w kategoriach kranu. Włącz go całkowicie, a będziesz mieć potężny przepływ; można to porównać do tradycyjnej sieci rozległej (WAN) z dużą ilością danych (woda) przepływających bardzo szybko. Minusem jest to, że wymaga to dużej mocy, aby utrzymać przepływ.

Zmniejsz ten przepływ do stałego kapania i masz LPWAN. Woda nadal będzie przemieszczać się na tę samą odległość, ale do podtrzymania przepływu strużki potrzeba niewielkiej mocy.

3 kluczowe zalety sieci LPWAN

Powody, dla których sieci LPWAN są używane do łączenia urządzeń IoT, można podsumować, biorąc pod uwagę trzy kluczowe korzyści, jakie oferują tego typu sieci.

  1. Koszt: Koszt sieci LPWAN jest niższy niż w przypadku tradycyjnej sieci WAN. Zarówno z punktu widzenia sprzętu, jak i kosztów wdrożenia, sieci LPWAN oferują niedrogie rozwiązanie łączności.
  2. Zakres: Zasięg LPWAN różni się w zależności od czynników, takich jak topologia, wymagania projektowe, warunki środowiskowe i zakłócenia. Typowa sieć może działać w promieniu około sześciu mil. Ale jak przyjrzymy się w następnej sekcji, niektóre typy LPWAN mają maksymalny zasięg około 25 mil.
  3. Moc: Transceivery, czujniki i inne elementy LPWAN są zwykle urządzeniami o niskim poborze mocy. Na przykład wiele z nich jest zasilanych bateriami, a oczekiwaną żywotność baterii często mierzy się w latach.

Atrybuty te przyczyniają się do upowszechnienia sieci LPWAN jako głównej formy łączności dla milionów urządzeń IoT.

Główne typy LPWAN

Istnieje kilka różnych typów LPWAN. Rodzaj sieci LPWAN, którą wybierzesz, zależy od kilku czynników. Na przykład LPWAN typu Sigfox ma zasięg do 25 mil; sprawia to, że jest to korzystne, gdy urządzenia są rozproszone na duże odległości.

Oto kilka najpopularniejszych typów LPWAN:

  • LoRaWAN: Wykorzystuje technikę o nazwie Chirp Spread Modulation, aby osiągnąć komunikację na duże odległości. Ta sama technika pozwala osiągnąć to przy bardzo niskim zużyciu energii. Sieci LoRaWAN oferują kilka korzyści, w tym niskie koszty i skalowalność. Obsługuje również funkcje geolokalizacji i komunikacji dwukierunkowej.
  • NB-IoT: Jest to LPWAN, który działa w sieciach komórkowych. Pozwala to na zachowanie cech definiujących LPWAN, ale ma dodatkowe korzyści w postaci zwiększonej szybkości transmisji danych i lepszego bezpieczeństwa.
  • Sigfox: Sigfox to zastrzeżona usługa LPWAN o globalnym zasięgu. Wykorzystuje ultrawąską modulację pasma, aby spełnić wymagania dotyczące zasięgu i mocy podłączonych urządzeń, aw optymalnych warunkach może osiągnąć zasięg do 25 mil.
  • Nieważki: Weightless osiąga swoje cele LPWAN w zakresie łączności na duże odległości przy niskim poborze mocy za pomocą szerokopasmowej modulacji częstotliwości i ortogonalnego multipleksowania częstotliwości. To kolejna usługa o zasięgu globalnym.

Jak widać, istnieją różne podejścia do tego, jak osiągnąć cele sieci LPWAN. Jednak wiele czynników wpływających na wybór sieci LPWAN wynika z funkcji, jakie ma spełniać, co najlepiej można zrozumieć, przyglądając się niektórym sposobom wykorzystania sieci LPWAN.

Do czego służą sieci LPWAN?

Już o tym wspominaliśmy, ale najlepszym sposobem na pełne zrozumienie działania LPWAN jest omówienie niektórych rzeczywistych scenariuszy, w których wykorzystywane są urządzenia IoT.

Inteligentne miasta

Miasta coraz częściej korzystają z sieci LPWAN ze znakomitym skutkiem. Niektóre z typowych sposobów ich wykorzystania obejmują:

  • Inteligentne oświetlenie uliczne: Inteligentne latarnie uliczne wykorzystują sieci LPWAN do kilku zastosowań. Najczęstszym jest oszczędzanie energii poprzez dostosowanie jasności oświetlenia w zależności od czynników takich jak warunki klimatyczne, pora dnia i poziom aktywności na ulicy.
  • Inteligentne światła drogowe: Służą one do zmniejszania zatorów poprzez priorytetowe traktowanie sygnalizacji świetlnej w celu optymalizacji przepływu ruchu
  • Inteligentne parkowanie: Czujniki mogą służyć do monitorowania dostępności miejsc parkingowych.

Przejście do inteligentnych miast ma na celu poprawę jakości życia mieszkańców oraz zmniejszenie śladu węglowego i rachunków za energię gmin.

Rolnictwo

Rolnictwo to kolejny sektor, w którym nastąpił gwałtowny wzrost wykorzystania urządzeń IoT i LPWAN. Oto kilka sposobów, w jakie sieci LPWAN pomagają rolnikom:

  • Monitorowanie gleby: LPWAN i czujniki mogą monitorować warunki glebowe, takie jak wilgotność i temperatura. Pozwala to rolnikom oszczędzać wodę, podlewając tylko tam, gdzie jest to wymagane.
  • Kontrola zwierząt gospodarskich: Z lokalizacji zwierząt gospodarskich mogą korzystać czujniki podłączone do sieci LPWAN.

Jest to kolejny sektor, w którym LPWAN może obniżyć koszty i zmniejszyć wpływ praktyk rolniczych na środowisko.

Opieka zdrowotna

Sieci LPWAN zmieniają opiekę zdrowotną oraz sposób, w jaki monitorujemy pacjentów i warunki. Wśród zastosowań technologii są:

  • Dostarczaj w czasie rzeczywistym informacje o stanie zdrowia pacjenta za pomocą urządzenia do zdalnego monitorowania pacjenta
  • Śledź stan i lokalizację sprzętu
  • Monitorowanie i dostosowywanie warunków środowiskowych w placówkach służby zdrowia

Ogólnie rzecz biorąc, LPWANS może pomóc usprawnić leczenie pacjentów i jednocześnie zmniejszyć koszty ogólne.

LPWAN: wolno i stabilnie wygrywa wyścig

Sieci LPWAN to niedoceniani bohaterowie coraz bardziej połączonego świata. Wykorzystując powolne i stałe podejście do przesyłania danych, sieci te sprawiają, że nasze miasta stają się inteligentniejsze, nasze domy bezpieczniejsze, a nasze rolnictwo bardziej wydajne.

Potęga informacji nie polega wyłącznie na „dużych zbiorach danych”; czasami małe rzeczy w życiu mają znaczenie.