LPWAN IoT: Γιατί είναι απαραίτητο το LPWAN στον κόσμο του IoT ?

It’s becoming harder to see a future without the Internet of Things in our daily lives. Βασιζόμαστε όλο και περισσότερο σε περισσότερα αντικείμενα με δυνατότητα επικοινωνίας, που μπορεί όχι μόνο να στείλει και να λάβει δεδομένα αλλά και να εκτελέσει συγκεκριμένες εργασίες. Ο κόσμος μας είναι γεμάτος με αισθητήρες και κάμερες LPWAN IoT που μεταδίδουν διάφορες πληροφορίες, από το επίπεδο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης έως την κατάσταση της κυκλοφορίας έως τον γεωγραφικό εντοπισμό σκούτερ και ποδηλάτων για κοινή χρήση σε κατοικημένους δρόμους.

Το γεγονός ότι το IoT γίνεται κανόνας στην καθημερινότητά μας σημαίνει ότι υπάρχουν στοιχεία που οδηγούν στην εκθετική ανάπτυξη του οικοσυστήματος του. Από την άλλη πλευρά, IoT’s network connectivity – a backbone of the Internet of Things – has been mainly stimulated by LPWAN IoT technology. Η επικράτηση αυτής της τεχνολογίας στην ανάπτυξη του IoT μπορεί να παρατηρηθεί κυρίως στον βιομηχανικό τομέα.

Οι αναφορές αγοράς προβλέπουν ότι οι συσκευές με δυνατότητα IoT είναι βέβαιο ότι θα αυξηθούν 8.6 δισεκατομμύρια σε 29.42 δισεκατομμύριο (2019 – 2030), με το LPWAN IoT να είναι ο κύριος μοχλός αυτής της ανάπτυξης. 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. Η ίδια έκθεση προβλέπει ότι ο αριθμός των συσκευών IoT που χρησιμοποιούν LPWAN αναμένεται να αυξηθεί 109% κάθε χρόνο, υπερβαίνει το ένα δισεκατομμύριο συσκευές κατά 2023.

Κατανόηση δικτύων ευρείας περιοχής χαμηλής ισχύος

Πρόκειται για ραδιοτεχνολογίες που υποστηρίζουν ασύρματη επικοινωνία σε μεγάλες αποστάσεις. Σε αντίθεση με τις ασύρματες τεχνολογίες όπως το Bluetooth και το Wi-Fi που μεταφέρουν μεγάλα πακέτα δεδομένων σε μικρές αποστάσεις, Τα LPWAN θα στέλνουν μικρότερα πακέτα δεδομένων αλλά σε μεγαλύτερες αποστάσεις.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη των LPWAN ανάλογα με την προβλεπόμενη εφαρμογή. Τα LPWAN μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες: μη κυτταρική και κυτταρική. Τα κυψελωτά LPWAN χρησιμοποιούν αδειοδοτημένες συχνότητες όπως το LTE-M και το NB-IoT. Από την άλλη πλευρά, τα μη κυψελωτά LPWAN λειτουργούν υπό μη αδειοδοτημένες ζώνες ραδιοφώνου ISM όπως οι LoRa και Sigfox. Αυτή η διαφορά κάνει την τελική εφαρμογή και των δύο κλάσεων αρκετά διαφορετική.

Παραδείγματα κορυφαίων τεχνολογιών IoT LPWAN μη κυψελών

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

Η Sigfox χρησιμοποίησε διαμόρφωση εξαιρετικά στενής ζώνης, που είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους μετάδοσης δεδομένων. Ωστόσο, μπορεί να στείλει μόνο μικρές ποσότητες δεδομένων (τόσο όσο 12 byte δεδομένων). Δεδομένου ότι το πρωτόκολλο είναι εγκατεστημένο σε όλη τη χώρα, Έχει συμβάλει καθοριστικά στη δημιουργία ευρείας κάλυψης LPWAN IoT σε μεγάλες πόλεις των ΗΠΑ για συσκευές 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. Δεδομένου ότι το Sigfox έχει εξαιρετικά χαμηλό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων, προορίζεται για επικοινωνία μέσα από θορυβώδη και υπαίθρια περιβάλλοντα. Αυτό το πρωτόκολλο είναι ιδανικό για απλές συσκευές αισθητήρα που μπορεί να χρειάζεται μόνο να στέλνουν ή να λαμβάνουν έναν μικρό αριθμό μηνυμάτων καθημερινά, όπως συστήματα παρακολούθησης συμβάντων έκτακτης ανάγκης και συναγερμοί ασφαλείας.

LoRa (Μεγάλης εμβέλειας) χρησιμοποιεί ένα σχήμα διαμόρφωσης φάσματος εξάπλωσης chirp για μεταφορά ψηφιακών πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις. LoRaWAN, που είναι χτισμένο πάνω στο LoRa, είναι ένα ανοιχτά διαθέσιμο MAC (Έλεγχος πρόσβασης πολυμέσων) προδιαγραφή στρώματος. Εκτός από τη μεταφορά μεγαλύτερων φορτίων δεδομένων από το Sigfox, Το LoRaWAN είναι επίσης ανθεκτικό στο ξεθώριασμα πολλαπλών διαδρομών. Απαιτεί περισσότερο εύρος ζώνης από το Sigfox λόγω του σχήματος διαμόρφωσης του, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για την υποστήριξη μεγάλου αριθμού συσκευών.

Αξιοσημείωτες τεχνολογίες μη κυψελών LPWAN IoT

Τα άλλα αξιοσημείωτα μη κυτταρικά πρότυπα LPWAN είναι τα Weightless και Ingenu. Ως ανοιχτό πρωτόκολλο, Το Weightless είναι συμβατό με πολλαπλές μπάντες χωρίς άδεια. Αβαρές SIG, οι δημιουργοί του δικτύου, είχε αρχικά σχεδιάσει τρία διαφορετικά πρότυπα LPWAN; Αβαρές-Ν, Αβαρές-Δ, και Weightless-P. Κάθε πρότυπο έχει τα δικά του μοναδικά χαρακτηριστικά. Ωστόσο, η εταιρεία φαίνεται να έχει στρέψει όλη της την προσοχή στο Weightless-P.

Ευφυέστατο RPMA (Πολλαπλή πρόσβαση τυχαίας φάσης) είναι το άλλο πρότυπο. Μπορεί να προσφέρει υποστήριξη σε σχεδόν 400,000 nodes per “sector’, με όλα να απαιτούν ελάχιστα σημεία πρόσβασης. Σε αντίθεση με τους LoRa και Sigfox, το πρωτόκολλο χρησιμοποιεί το παγκοσμίως αποδεκτό 2.4 Ζώνη ISM GHz. Υποστηρίζει επίσης αμφίδρομη μεταφορά δεδομένων σε μεγάλες περιοχές κάλυψης. Το Ingenu διαχειρίζεται το δημοσίως διαθέσιμο δίκτυο μηχανών, που χρησιμοποιείται για την παροχή υπηρεσιών σε 30+ πόλεις των ΗΠΑ.

Today’s Leading Cellular LPWAN IoT Technologies

Οι φορείς κινητής τηλεφωνίας έχουν αξιολογήσει τις υπάρχουσες τεχνολογίες δικτύου τους για να προσδιορίσουν πώς μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν για να βελτιώσουν τη λειτουργικότητα του IoT. Συμβατικά, Τα κυψελωτά δίκτυα ταξινομήθηκαν ως δίκτυα υψηλής συντήρησης και μεγάλης κατανάλωσης ενέργειας. Σήμερα, Οι φορείς κινητής τηλεφωνίας εξυπηρετούν εφαρμογές στενής ζώνης μέσω προϋπαρχόντων κυψελοειδών προτύπων.

LTE-M (αναφέρεται διαφορετικά ως LTE Cat-M1) επιτρέπει στις συσκευές IoT να συνδέονται απευθείας στο διαδίκτυο με τη βοήθεια υπαρχόντων δικτύων LTE. Το δίκτυο δεν είναι μόνο λιγότερο δαπανηρό από τα παραδοσιακά δίκτυα κυψέλης, αλλά είναι επίσης πιο ενεργειακά αποδοτικό. It also holds the spot for today’s highest bandwidth LPWAN IoT technology.

IoT στενής ζώνης (επίσης γνωστό ως NB-IoT) υποστηρίζει κάλυψη ευρείας περιοχής χαμηλού κόστους, διατηρώντας παράλληλα μειωμένους ρυθμούς κατανάλωσης ενέργειας. Το NB-IoT αποφεύγει την επικάλυψη με άλλα πρωτόκολλα λειτουργώντας διαφορετικά από άλλα πρότυπα LTE. Απαιτεί επίσης το δικό του αποκλειστικό εύρος ζώνης. Το LTE-M και το NB-IoT είναι προϊόντα του 3rd Generation Partnership Project (3ΔΕΝ ΕΧΕΙ ΣΗΜΑΣΙΑ) και λειτουργούν σε αδειοδοτημένες συχνότητες.

Τι κάνει το LPWAN ιδανικό για αισθητήρες IoT?

1. Κάλυψη ευρείας περιοχής
Το LPWAN μπορεί να επιτρέψει την επικοινωνία συσκευών IoT σε μεγάλες αποστάσεις (3-20 χλμ). Αυτό είναι ένα εντυπωσιακό κατόρθωμα λαμβάνοντας υπόψη τις ήδη χαμηλές απαιτήσεις ενέργειας. Ωστόσο, η απόσταση που μπορεί να επικοινωνήσει εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από πολλούς παράγοντες. Σε πόλεις με πυκνότητα κτιρίων, Το LPWAN μπορεί να επικοινωνήσει για 2-5 χλμ, λαμβάνοντας υπόψη ότι αναμφίβολα υπάρχουν παρεμβολές από κτίρια και ηλεκτρική ενέργεια. Περιοχές με καθαρή οπτική γωνία, όπως οι αγροτικοί οικισμοί, μπορεί να αναμένει μεταφορά δεδομένων συσκευών IoT σε μεγαλύτερες αποστάσεις (15-30 χλμ).

2. Άμεση συνδεσιμότητα στο Cloud
Τα πρωτόκολλα LPWAN εκμεταλλεύονται το υπο-GHz συχνότητες που συνδέονται παρόμοια με δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και παρέχουν συνδεσιμότητα μεγάλης εμβέλειας. Αυτό ουσιαστικά σημαίνει ότι είναι δυνατό να τοποθετηθούν σταθμοί βάσης ή πύλες χιλιόμετρα μακριά ο ένας από τον άλλο. Αυτές οι πύλες επιτρέπουν στις συσκευές IoT να συνδέονται στο cloud χωρίς ο χρήστης να χρειάζεται να επενδύσει στους δικούς του δρομολογητές μικρής εμβέλειας ή λειτουργίες πλέγματος. Σε σύγκριση, άλλα πρωτόκολλα μικρής εμβέλειας όπως το Wi-Fi και Zigbee απαιτούν ενδιάμεσες πύλες για τη μεταφορά δεδομένων συσκευών IoT στο cloud.

3. Χαμηλή χρήση ενέργειας
Η ποσότητα των δεδομένων που μεταδίδονται και ο τρόπος μετάδοσης επηρεάζουν τη χρήση ενέργειας των συσκευών IoT. Οι συσκευές IoT που λειτουργούν με το πρωτόκολλο LPWAN τείνουν να καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση με τις υπόλοιπες. Ακόμη καλύτερα, Οι συσκευές IoT που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο τείνουν να τίθενται αυτόματα σε αδράνεια όταν δεν χρησιμοποιούνται. Αυτό βοηθά στη διατήρηση της φόρτισης, γι' αυτό οι συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα (5-10 χρόνια).

4. Μειωμένο Κόστος
Το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας για οικοσυστήματα IoT που λειτουργούν υπό LPWAN είναι αρκετά χαμηλό. Επειδή το πρωτόκολλο λειτουργεί με χαμηλή ισχύ, θα χρειαστεί να επενδύσετε μόνο σε μπαταρίες χαμηλού κόστους. Αυτές οι μπαταρίες τείνουν να διαρκούν περισσότερο, μείωση του κόστους συντήρησης. Επίσης, θα απαιτηθεί ένας μικρός αριθμός πυλών για τη βέλτιστη υποστήριξη ενός οικοσυστήματος IoT που βασίζεται σε LPWAN, γεγονός που μειώνει το κόστος εγκατάστασης.

Παραδείγματα εφαρμογών IoT που ενεργοποιήθηκαν από το LPWAN IoT

Η χαμηλή ισχύς και οι δυνατότητες μεγάλης εμβέλειας των συσκευών LPWAN IoT τις καθιστούν ιδανικές για πολλαπλές εφαρμογές. Μερικές από τις εφαρμογές τους περιλαμβάνουν:

• Διαχείριση στόλου: Οι εταιρείες με μεγάλους στόλους συχνά πρέπει να παρακολουθούν το πού βρίσκονται και τα τρέχοντα ποσοστά χρήσης τους. Οι συσκευές LPWAN IoT LW001-BG Pro μπορούν να βοηθήσουν τους διαχειριστές στόλου να παρακολουθούν τη συγκεκριμένη τοποθεσία των περιουσιακών στοιχείων, προσδιορίζει τις ανάγκες συντήρησης, και να καθιερώσει βέλτιστες πρακτικές οικονομίας καυσίμου.

• Διαχείριση στόλου: Οι συσκευές LPWAN μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν για την επιβολή ασφάλειας και ασφάλειας στο χώρο εργασίας. Οι συσκευές IoT μπορούν να επισημανθούν σε στοιχεία για να προσδιορίσουν πού βρίσκονται και ποιος τις χρησιμοποιεί. Σε επικίνδυνα εργασιακά περιβάλλοντα, οι εργοδότες μπορούν να προσφέρουν στους εργαζόμενους κουμπιά πανικού LW004-PB με τροφοδοσία LPWAN για ευκολότερη επικοινωνία σε περίπτωση ατυχήματος.

• Έξυπνη γεωργία: Οι συσκευές IoT καθορίζουν το μέλλον της γεωργίας. Συσκευές IoT LW002-TH μπορεί να διανεμηθεί σε αγροκτήματα και θερμοκήπια για παρακολούθηση του περιβάλλοντος. Οι αισθητήρες τους μπορούν να προγραμματιστούν για να θέσουν σε κίνηση μερικά πράγματα σε περίπτωση που η υγρασία και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι εκτός των συνιστώμενων επιπέδων.

• Ενεργοποίηση έξυπνης πόλης: Οι έξυπνες πόλεις υποτίθεται ότι έχουν πολλές συσκευές IoT που μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους, από την οδήγηση αυτοκινήτων μέχρι τα φώτα της πόλης. Οι συσκευές LPWAN IoT LW001-BG μπορούν να κυκλοφορήσουν για να βοηθήσουν στον έξυπνο έλεγχο των φωτεινών σηματοδοτών, έξυπνο πάρκινγκ, και έξυπνη διαχείριση απορριμμάτων, να αναφέρουμε μερικές πιθανές περιπτώσεις χρήσης.

• Οικιακός αυτοματισμός: Οι άνθρωποι έχουν σιγά-σιγά αγκαλιάσει τον οικιακό αυτοματισμό, από έξυπνα συστήματα οικιακής επιτήρησης έως έξυπνους θερμοστάτες. Το βύσμα IoT MK103 μπορεί να κάνει τη ζωή στο σπίτι ευκολότερη χάρη στις διασυνδεδεμένες συσκευές. Για παράδειγμα, μπορείτε να απενεργοποιήσετε τον φωτισμό του σπιτιού σας εξ αποστάσεως, ελέγξτε τις θερμοκρασίες, και ρυθμίστε το σύστημα ασφαλείας σας. Αυτός ο συνδυασμός λειτουργιών καθιστά τα σπίτια ασφαλή, άνετος, και βολικό για να ζεις.

• Εργοστάσιο συνδεδεμένο με IoT: Οι επιχειρήσεις μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν LW001-BG Pro για παρακολούθηση και διαχείριση βιομηχανικών συσκευών IoT. Οι συσκευές θα βοηθήσουν τους χρήστες να έχουν πρόσβαση σε βασικά δεδομένα μετρήσεων, όπως η απόδοση του εξοπλισμού και τα δεδομένα τηλεμετρίας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις πληροφορίες για την προληπτική συντήρηση του εξοπλισμού, ενίσχυση της ασφάλειας και της ασφάλειας, και βελτίωση της αποδοτικότητας του εργοστασίου, όλα αυτά μπορούν να γίνουν εξ αποστάσεως.

• Σύνδεση συστημάτων υγειονομικής περίθαλψης: Οι συσκευές LPWAN IoT έχουν φέρει επανάσταση στο πόσο εύκολα οι επαγγελματίες του ιατρικού τομέα μπορούν να παρακολουθούν την υγεία των ασθενών εξ αποστάσεως, ειδικά κατά τη διάρκεια της πανδημίας. Οι ασθενείς μπορούν να φορούν LW004-CT για ευκολότερη παρακολούθηση της υγείας. Σε περίπτωση οποιασδήποτε ανωμαλίας, οι συσκευές θα στείλουν συναγερμό στον αντίστοιχο ιατρό για δράση. Επίσης, διευκολύνει την παρακολούθηση των ζωτικών στοιχείων για την υγεία των ατόμων με κρίσιμες καταστάσεις.

Το IoT δημιουργεί ένα καλύτερο μέλλον

Οι συσκευές IoT καθορίζουν το μέλλον της επικοινωνίας και του αυτοματισμού. Με τεχνολογίες όπως το LPWAN, Δεν μπορούμε να πούμε πόσο μακριά μπορούν να μας πάνε αυτές οι συσκευές. Εφαρμόστε συσκευές LPWAN IoT στη ζωή ή την επιχείρησή σας σήμερα για να απολαύσετε τα οφέλη που έχουν να προσφέρουν.