Dans cet article, nous passerons en revue certaines des options de zone étendue à faible puissance les plus couramment utilisées, se concentrer sur les technologies cellulaires (IoT à bande étroite et LT-M), ainsi que ceux WPAN utilisant une bande passante sans licence, LoRa/LoRaWAN, et Sigfox. We’ll also figure out the differentiation between the technologies of LPWAN and WPAN. La technologie de diffusion utilisant des fréquences plus élevées peut transmettre plus de données et des débits binaires plus rapides que la radio à basse fréquence. Des fréquences plus élevées exigeront plus de puissance tandis que la plage de déplacement n'est pas aussi éloignée que les fréquences plus basses. Dans les bâtiments, zone en construction, ou des zones avec d'autres sources d'interférences, la gamme est encore plus petite. N'importe quelle fréquence dans un appartement, zone ouverte aura une portée plus large que dans une zone bâtie en raison de moins d'interférences. Après avoir appris ces fondamentaux, we’ll also direct you on choosing the right technology for your application, en tenant compte de la puissance disponible, la quantité de données que vous devez transférer, et la gamme que vous souhaitez atteindre.
Il existe de nombreuses solutions de communication d'appareils IoT basées sur RF dans le réseau. Pour le plaisir de discuter, nous les divisons en deux catégories:
La technologie WPAN a une portée limitée, mais peut être étendu en utilisant la topologie maillée. La topologie maillée est une implémentation de réseau par laquelle chaque appareil envoie à plusieurs reprises des signaux à d'autres appareils à proximité. Comme le contenu ci-dessous ci-dessous, you’ll find that the main use cases for WPAN are those who don’t care much on range.
Le Wi-Fi peut fonctionner à 2,4 GHz ou 5 GHz. Parce que ces fréquences sont plus élevées, Les débits de données WIFI sont également plus élevés. Chaque appareil dispose d'un 1:1 relation avec le routeur du réseau. Comme nous l'avons vu auparavant, la portée de communication sera très courte en raison de la fréquence élevée des ondes RF. Les appareils Wi-Fi traditionnels ont des besoins en énergie plus élevés, ce qui signifie que la plupart des appareils disponibles doivent être alimentés par le secteur. Wifi 6 le paramètre vise à réduire la consommation d'énergie des appareils Wi-Fi IoT afin que les appareils IoT puissent utiliser le Wi-Fi. pourtant, there’s still a long way for devices using these new specifications to become easily accessible. Le WI-FI est idéal pour les situations où des données de masse doivent être transférées instantanément. Par exemple: équipement de caméra qui doit télécharger des clips vidéo 4K.
Les solutions WI-FI conviennent aux applications suivantes:
Les solutions Wi-Fi ne sont pas bien adaptées aux applications suivantes:
Prend en charge plusieurs modes Bluetooth. Le mode le plus pertinent pour l'Internet des objets est Bluetooth Low Power (DEVENU). BLE fonctionne à 2,4 GHz, mais ne transmet qu'une petite quantité de données. en outre, il utilise également la technologie de modulation FHSS pour contrer les interférences. BLEBluetooth 4 implémente le transfert de données à 1Mbps. Bluetooth 5 le porte jusqu'à 2Mbps. La portée BLE peut être augmentée par Bluetooth Mesh dans la manière de transmettre des messages entre les nœuds, mais vous devez avoir un grand nombre de nœuds pour rester connecté sur une large gamme de zones.
Les solutions BLE sont les plus adaptées aux applications exigeantes:
Les solutions BLE ne conviennent pas:
Zigbee fonctionne à 1000 MHz et 2,4 GHz respectivement. L'onde z fonctionne à environ 900 MHz. Le signal sera moins affecté par les interférences et est plus accessible pour franchir les obstacles avec des fréquences plus basses. Des fréquences plus basses entraînent des débits de données plus faibles. Alors que Z-Wave et Zigbee ont une portée limitée, la portée globale du réseau peut être étendue avec plusieurs appareils dans une grille. Zigbee et Z-Wave sont idéaux pour les appareils à faible consommation d'énergie qui exigent un service de haute qualité et de petites quantités de données, par exemple, interrupteurs d'éclairage et capteurs de température dans les maisons.
Zigbee et Z-Wave sont les mieux adaptés pour:
Zigbee et Z-Wave ne conviennent pas pour:
LPWAN les technologies peuvent répondre aux exigences des réseaux longue distance et de faible puissance. Si votre réseau est nécessaire pour couvrir de longues distances, ou vous devez traverser des obstacles tels que des bâtiments, alors une solution étendue à faible consommation d'énergie est une excellente option pour vous. La solution étendue à faible puissance couvre une gamme de fréquences sur des bandes sous licence et sans licence. Dans les rubriques suivantes, nous discuterons de certaines des technologies LPWAN les plus populaires.
Les réseaux cellulaires utilisent des bandes sous licence, généralement dans la gamme 500 MHz à 4 GHz, bien que la technologie 5G puisse utiliser des fréquences plus proches de 100 GHz. Initialement, les réseaux cellulaires sont nés pour les communications à haut débit, par exemple, les appels vocaux qui fonctionnent à des fréquences plus élevées pour transporter de plus grands volumes de données. Plus la fréquence est élevée, plus la distance est courte, il existe donc désormais des normes de réseau cellulaire spécifiquement pour les communications IoT basse fréquence afin d'atteindre de plus grandes distances. Deux spécifications cellulaires clés doivent être prises en compte pour les applications IoT.
Les deux technologies relèvent de la 5G: l'IoT à bande étroite
Les fréquences des solutions cellulaires sont permissives, il peut réduire les interférences, et les messages peuvent être envoyés. Par conséquent, la technologie cellulaire offre un service de haute qualité et une faible latence. Si votre cas d'utilisation nécessite une action immédiate, such as shutting off a gas valve at a long distance once there’s a leak, alors vous pouvez prendre Cellular en considération.
Les réseaux cellulaires appartiennent généralement aux fournisseurs de réseaux mobiles. En choisissant un réseau cellulaire pour votre solution IoT, vous pouvez profiter de l'infrastructure déjà en place en fonction de la couverture de votre zone cible. néanmoins, les spécifications de l'IoT cellulaire sont relativement nouvelles,that’s why network providers are still setting up their systems as a support. Vous pouvez également constater que la couverture de votre fournisseur de réseau est limitée et vous pouvez choisir l'une ou l'autre spécification (IoT à bande étroite ou LTE-M) pour servir vos clients. (Noter: il est peu probable que les deux soient mis en œuvre par un fournisseur de réseau donné.)
Un cas d'utilisation adapté à la mise en œuvre de l'IoT cellulaire est le comptage électrique:
Sigfox et LoRa utilisent des bandes sans licence entre 433 MHz et 928 MHz pour transmettre des signaux basse fréquence sur une longue portée. Comme nous le verrons, ces technologies partagent certaines caractéristiques communes. Contrairement aux réseaux cellulaires, Les réseaux LoRa et Sigfox utilisent une topologie de réseau en étoile,ce qui signifie que les messages de diffusion peuvent être reçus et livrés au cloud par n'importe quelle station de base dans la portée spécifique. Cela augmente les chances que le signal soit capturé lorsque l'appareil se trouve dans la plage extérieure de plusieurs stations de base. Sigfox et LoRa peuvent couvrir de plus longues distances et utiliser moins d'énergie que Cellular. Au lieu, les deux ont des vitesses de transfert de données plus lentes et plus de restrictions sur les données et la fréquence. Une plus grande quantité de données peut être envoyée par message, diffuser plus fréquemment avec LoRa, et obtenez la portée maximale potentielle avec Sigfox.
Ce que Sigfox et LoRa ont en commun:
Sigfox
Sigfox a été fondée en 2010, devenant la première zone étendue moderne à faible puissance. Sigfox utilise des bandes sans licence à des fréquences de 862 MHz à 928 MHz, et utilise une modulation à bande ultra-étroite pour envoyer des messages larges de 100 Hz. Cela signifie que les appareils Sigfox transmettent dans des canaux aléatoires sur une plage de fonctionnement donnée, cela peut être utile pour réduire la possibilité d'interférences de bruit de fond. Sigfox peut atteindre la portée maximale de toutes les technologies que nous analysons, mais cela se traduira par de faibles débits de données en raison de la bande étroite utilisée. Donc, une petite quantité de données doit être transmise par chaque message avec moins de 12 octets.
Les utilisateurs de Sigfox ne peuvent pas envoyer plus de six messages par heure d'un appareil vers le cloud (en amont) et pas plus de quatre messages par jour du cloud vers un appareil (en aval). Ces limitations signifient que Sigfox est idéal pour les applications à faible consommation qui n'ont besoin de communiquer que quelques valeurs simples par jour..
Vous deviez enregistrer le réseau public Sigfox maintenant. But it’s ok as, Sigfox vous permet d'exécuter des instances privées de votre réseau en offrant la technologie PAN.
LoRa utilise des bandes de fréquences sans licence entre 433 MHz et 928 MHz en fonction de la région, et utilise un schéma de modulation CSS propriétaire pour fournir des données sur une bande passante de canal plus large avec des bandes étroites (125, 250 et 500kHz), La route de liaison montante consiste en, de faibles niveaux de bruit et des capacités anti-brouillage peuvent être assurés. Le schéma de modulation peut être modifié en modifiant le facteur d'étalement pour obtenir une plus grande distance au détriment de la puissance. LoRaWAN est un protocole standard ouvert qui définit la communication entre les passerelles et les appareils.
LoRa’s range is larger than Cellular, mais plus petit que Sigfox. néanmoins, it’s flexible of packet size limits, et vous pouvez transférer plus de données qu'avec Sigfox si la configuration est correcte. La région dans laquelle vous vous trouvez et le débit de données que vous souhaitez prendre en charge déterminent la taille maximale du paquet d'un message LoRa. Des débits de données plus élevés signifient des portées plus courtes car les fréquences sont plus élevées.
De nombreux fournisseurs de réseaux publics LoRaWAN sont sur le marché. Mais vous pouvez également configurer un réseau privé en utilisant votre propre logiciel et passerelle.
Roller a une variété d'opérations:
Avantages de LoRaWAN:
Les basses fréquences ont une portée plus longue tout en transportant moins de données que les hautes fréquences. Technologies WPAN comme le Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee et Z-Wave sont avec des fréquences plus élevées et à courte distance. Ces options ne sont pas idéales pour les scénarios où la distance est importante. Les technologies LPWAN sont capables d'atteindre une plus grande portée et de fonctionner à des fréquences plus basses que les technologies WPAN. Nous avons déterminé que la bonne technique de zone étendue à faible puissance dépend de votre cas d'utilisation. Les technologies cellulaires telles que NB-IoT et LTE-M sont d'excellentes options pour les scénarios où la couverture cellulaire et où le service, une faible latence et de grandes quantités de données sont plus importantes que la puissance, car la portée est susceptible d'être inférieure. Sigfox convient aux situations où vous avez peu de données et souhaitez les transmettre sur de longues distances avec une faible consommation d'énergie. LoRa permet un contrôle maximal, possibilité configurable d'envoyer de plus gros volumes de données en configurant simplement des réseaux privés, et la classe C prend en charge une latence plus faible.
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