Es wird immer schwieriger, eine Zukunft ohne das Internet der Dinge in unserem täglichen Leben zu sehen. Wir setzen zunehmend auf mehr kommunikationsnetzfähige Objekte, die nicht nur Daten senden und empfangen, sondern auch bestimmte Aufgaben ausführen können. Unsere Welt ist voll von LPWAN-IoT-Sensoren und -Kameras, die vielfältige Informationen übertragen, vom Grad der Luftverschmutzung über den Verkehrszustand bis hin zur Geolokalisierung von Rollern und Fahrrädern zur gemeinsamen Nutzung in bevölkerten Straßen.
Die Tatsache, dass das IoT in unserem täglichen Leben zur Norm wird, bedeutet, dass es Elemente gibt, die zu einem exponentiellen Wachstum seines Ökosystems führen. Auf der Kehrseite, Die Netzwerkkonnektivität des IoT – ein Rückgrat des Internets der Dinge – wurde hauptsächlich durch die LPWAN-IoT-Technologie stimuliert. Die Verbreitung dieser Technologie in der IoT-Entwicklung ist vor allem im Industriesektor zu beobachten.
Marktberichte sagen voraus, dass IoT-fähige Geräte zwangsläufig zunehmen werden 8.6 Milliarden zu 29.42 Milliarde (2019 – 2030), wobei LPWAN IoT ein wichtiger Treiber dieses Wachstums ist. Ein kürzlich erschienener Marktbericht, der den Beitrag von LPWAN zum IoT-Wachstum ausführlich analysiert, schätzt, dass LPWAN die am schnellsten wachsende IoT-Kommunikationstechnologie innerhalb des nächsten halben Jahrzehnts sein wird. Derselbe Bericht prognostiziert, dass die Zahl der IoT-Geräte, die LPWAN verwenden, zwangsläufig weiter wachsen wird 109% jedes Jahr, mehr als eine Milliarde Geräte um 2023.
Grundlegendes zu Low-Power-Wide-Area-Networks
Dies sind Funktechnologien, die die drahtlose Kommunikation über große Entfernungen unterstützen. Im Gegensatz zu drahtlosen Technologien wie Bluetooth und Wi-Fi, die große Datenpakete über kurze Distanzen übertragen, LPWANs senden kleinere Datenpakete, jedoch über größere Entfernungen.
Abhängig von der beabsichtigten Anwendung gibt es mehrere Möglichkeiten zum Entwerfen und Bereitstellen von LPWANs. LPWANs können in zwei Kategorien eingeteilt werden: nicht zellular und zellular. Mobilfunk-LPWANs nutzen lizenzierte Frequenzen wie LTE-M und NB-IoT. Auf der Kehrseite, nicht-zellulare LPWANs funktionieren unter nicht lizenzierten ISM-Funkbändern wie LoRa und Sigfox. Dieser Unterschied macht die Endanwendung beider Klassen ziemlich unterschiedlich.
Beispiele für die führenden nicht-zellularen LPWAN-IoT-Technologien
Die heute am häufigsten verwendeten nicht-zellularen Protokolle sind Sigfox und LoRa.
Sigfox verwendet Ultra-Schmalband-Modulation, welches eine der effizientesten Datenübertragungsmethoden ist. jedoch, es kann nur kleine Datenmengen senden (so viel wie 12 Datenbytes). Da das Protokoll im ganzen Land installiert ist, Es war maßgeblich an der Schaffung einer breiten LPWAN-IoT-Abdeckung in großen US-Städten für IoT-Geräte.
Sigfox-Geräte benötigen keine Zugangspunkte oder Gateways, da sich Sigfox-fähige Geräte einfach über Sigfox-Türme mit der Cloud verbinden können – genau wie normale Mobilfunkmasten. Da Sigfox eine extrem niedrige Datenrate hat, es ist für die Kommunikation in lauten und offenen Umgebungen gedacht. Dieses Protokoll ist ideal für einfache Sensorgeräte, die täglich nur eine kleine Anzahl von Nachrichten senden oder empfangen müssen, wie Notfallüberwachungssysteme und Sicherheitsalarme.
LoRa (Langstrecken) verwendet ein Chirp-Spread-Spectrum-Modulationsschema für die digitale Informationsübertragung über große Entfernungen. LoRaWAN, die auf LoRa . aufgebaut ist, ist ein offen verfügbarer MAC (Media Access Control) Schichtspezifikation. Neben der Übertragung größerer Datenmengen als Sigfox, LoRaWAN ist auch resistent gegen Multipath-Fading. Es benötigt aufgrund seines Modulationsschemas mehr Bandbreite als Sigfox, Dadurch ist es ideal für die Unterstützung einer großen Anzahl von Geräten.
Bemerkenswerte nicht-zellulare LPWAN IoT-Technologien
Die anderen bemerkenswerten nicht-zellularen LPWAN-Standards sind Weightless und Ingenu. Als offenes Protokoll, Weightless ist mit mehreren nicht lizenzierten Bändern kompatibel. Schwerelose SIG, die Macher des Netzwerks, hatte ursprünglich drei verschiedene LPWAN-Standards entwickelt; Schwerelos-N, Schwerelos-W, und Schwerelos-P. Jeder Standard hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften. jedoch, das Unternehmen scheint seinen gesamten Fokus auf Weightless-P . verlagert zu haben.
Geniales RPMA (Zufallsphasen-Mehrfachzugriff) ist der andere Standard. Es kann fast Unterstützung bieten 400,000 Knoten pro „Sektor“, wobei alle nur minimale Zugangspunkte benötigen. Im Gegensatz zu LoRa und Sigfox, das Protokoll verwendet die weltweit akzeptierten 2.4 GHz ISM-Band. Es unterstützt auch die bidirektionale Datenübertragung über weite Bereiche. Ingenu verwaltet das öffentlich zugängliche Maschinennetzwerk, die verwendet wird, um Dienstleistungen zu erbringen 30+ US-Städte.
Die führenden zellularen LPWAN-IoT-Technologien von heute
Mobilfunkanbieter haben ihre bestehenden Netzwerktechnologien bewertet, um herauszufinden, wie sie diese zur Verbesserung der IoT-Funktionalität nutzen können. Konventionell, Mobilfunknetze wurden als Netze mit hohem Wartungsaufwand und hohem Stromverbrauch eingestuft. Heute, Mobilfunkanbieter haben Schmalbandanwendungen durch bereits bestehende Mobilfunkstandards bedient.
LTE-M (sonst als LTE Cat-M1 bezeichnet) ermöglicht die direkte Verbindung von IoT-Geräten mit dem Internet mithilfe vorhandener LTE-Netze. Das Netz ist nicht nur kostengünstiger als herkömmliche Mobilfunknetze, aber es ist auch energieeffizienter. Es hält auch den Platz für die LPWAN-IoT-Technologie mit der höchsten Bandbreite von heute.
Schmalband-IoT (auch bekannt als NB-IoT) unterstützt kostengünstige Weitbereichsabdeckung bei gleichzeitig reduziertem Stromverbrauch. NB-IoT vermeidet Überschneidungen mit anderen Protokollen, indem es anders als andere LTE-Standards funktioniert. Es erfordert auch eine eigene dedizierte Bandbreite. LTE-M und NB-IoT sind Produkte des Partnerschaftsprojekts der 3. Generation (3ES TUT NICHTS ZUR SACHE) und operieren auf lizenzierten Frequenzen.
Was macht LPWAN ideal für IoT-Sensoren?
1. Großflächige Abdeckung
LPWAN kann die Kommunikation von IoT-Geräten über große Entfernungen ermöglichen (3-20 km). Angesichts des ohnehin geringen Energiebedarfs eine beeindruckende Leistung. jedoch, die Entfernung, die es kommunizieren kann, hängt weitgehend von vielen Faktoren ab. In gebäudedichten Städten, LPWAN kann kommunizieren für 2-5 km, wenn man bedenkt, dass es zwangsläufig zu Störungen durch Gebäude und Elektrizität kommen wird. Bereiche mit freier Sichtlinie, wie ländliche Siedlungen, können die Datenübertragung von IoT-Geräten über größere Entfernungen erwarten (15-30 km).
2. Direkte Konnektivität zur Cloud
LPWAN-Protokolle nutzen die Vorteile Sub-GHz Frequenzen, die sich ähnlich wie Mobilfunknetze verbinden und eine Konnektivität mit großer Reichweite bieten. Dies impliziert im Wesentlichen, dass es möglich ist, Basisstationen oder Gateways kilometerweit voneinander zu platzieren. Diese Gateways ermöglichen es IoT-Geräten, sich mit der Cloud zu verbinden, ohne dass der Benutzer in eigene Router mit kurzer Reichweite oder Mesh-Operationen investieren muss. Im Vergleich, andere Nahbereichsprotokolle wie Wi-Fi und Zigbee benötigen zwischengeschaltete Gateways, um IoT-Gerätedaten in die Cloud zu bekommen.
3. Geringer Stromverbrauch
Die übertragene Datenmenge und der Übertragungsmodus beeinflussen den Stromverbrauch von IoT-Geräten. IoT-Geräte, die unter dem LPWAN-Protokoll laufen, verbrauchen im Vergleich zu den anderen tendenziell weniger Strom. Noch besser, IoT-Geräte, die das Protokoll verwenden, werden in der Regel automatisch in den Ruhezustand versetzt, wenn sie nicht verwendet werden. Dies trägt zur Ladungserhaltung bei, deshalb können Geräte lange verwendet werden (5-10 Jahre).
4. Reduzierte Kosten
Die Gesamtbetriebskosten für IoT-Ökosysteme, die unter LPWAN laufen, sind recht niedrig. Da das Protokoll mit geringem Stromverbrauch läuft, Sie müssen nur in kostengünstige Batterien investieren. Diese Batterien halten in der Regel länger, Reduzierung der Wartungskosten. Ebenfalls, eine geringe Anzahl von Gateways wird benötigt, um ein LPWAN-basiertes IoT-Ökosystem optimal zu unterstützen, was die Bereitstellungskosten senkt.
Beispiele für IoT-Anwendungen, die durch LPWAN IoT ermöglicht werden
Der geringe Stromverbrauch und die hohe Reichweite von LPWAN-IoT-Geräten machen sie ideal für mehrere Anwendungen. Einige ihrer Anwendungen umfassen:
• Flottenmanagement: Unternehmen mit großen Flotten müssen häufig ihren Aufenthaltsort und ihre aktuellen Nutzungsraten im Auge behalten. LPWAN IoT-Geräte LW001-BG Pro können Flottenmanagern helfen, den spezifischen Standort von Assets zu verfolgen, Wartungsbedarf erkennen, und Best Practices für den Kraftstoffverbrauch festlegen.
• Flottenmanagement: LPWAN-Geräte können problemlos zur Durchsetzung von Sicherheit am Arbeitsplatz verwendet werden. Die IoT-Geräte können mit Assets gekennzeichnet werden, um zu erkennen, wo sie sich befinden und wer sie verwendet. In gefährlichen Arbeitsumgebungen, Arbeitgeber können ihren Mitarbeitern LPWAN-betriebene Paniktasten LW004-PB anbieten, um die Kommunikation bei Unfällen zu erleichtern.
• Intelligente Landwirtschaft: IoT-Geräte bestimmen die Zukunft der Landwirtschaft. IoT-Geräte LW002-TH kann innerhalb von Farmen und Gewächshäusern zur Umgebungsüberwachung verteilt werden. Ihre Sensoren können so programmiert werden, dass sie einige Dinge in Gang setzen, falls die Umgebungsfeuchtigkeit und -temperatur außerhalb der empfohlenen Werte liegen.
• Smart City-Unterstützung: Smart Cities sollen mehrere IoT-Geräte haben, die miteinander kommunizieren können, vom Autofahren bis zum Licht der Stadt. LPWAN IoT-Geräte LW001-BG können gestartet werden, um bei der intelligenten Ampelsteuerung zu helfen, Intelligentes Parken, und intelligentes Abfallmanagement, um einige mögliche Anwendungsfälle zu nennen.
• Heimautomatisierung: Die Leute haben sich langsam der Heimautomation angenommen, von Smart-Home-Überwachungssystemen bis hin zu intelligenten Thermostaten. Der IoT-Stecker MK103 kann das Leben zu Hause dank vernetzter Geräte erleichtern. Zum Beispiel, Sie können Ihre Heimbeleuchtung aus der Ferne ausschalten, Kontrolltemperaturen, und stellen Sie Ihr Sicherheitssystem ein. Diese Kombination von Funktionalitäten macht das Zuhause sicher, komfortabel, und bequem zu leben.
• IoT-vernetzte Fabrik: Auch Unternehmen können nutzen LW001-BG Pro zum Verfolgen und Verwalten von industriellen IoT-Geräten. Die Geräte helfen den Benutzern, auf wichtige Metrikdaten zuzugreifen, wie Geräteeffizienz und Telemetriedaten. Sie können diese Informationen für die vorbeugende Wartung von Geräten verwenden, Verbesserung der Sicherheit und Sicherheit, und Verbesserung der Fabrikeffizienz, alles aus der Ferne möglich.
• Gesundheitssysteme verbinden: LPWAN IoT-Geräte haben revolutioniert, wie einfach Mediziner die Gesundheit von Patienten aus der Ferne verfolgen können, vor allem während der Pandemie. Patienten können LW004-CT zur einfacheren Gesundheitsüberwachung tragen. Im Falle einer Anomalie, die Geräte senden einen Alarm an die jeweilige medizinische Fachkraft, um Maßnahmen zu ergreifen. Es erleichtert auch die Verfolgung der Vitalwerte von Menschen mit kritischen Erkrankungen.
IoT schafft eine bessere Zukunft
IoT-Geräte bestimmen die Zukunft der Kommunikation und Automatisierung. Mit Technologien wie LPWAN, Es ist nicht abzusehen, wie weit uns diese Geräte bringen können. Implementieren Sie noch heute LPWAN-IoT-Geräte in Ihrem Leben oder Unternehmen, um die Vorteile zu nutzen, die sie bieten.
