LPWAN IoT: Perché LPWAN è necessario nel mondo IoT? ?

It’s becoming harder to see a future without the Internet of Things in our daily lives. Facciamo sempre più affidamento su più oggetti abilitati alla rete di comunicazione, che non solo può inviare e ricevere dati, ma anche svolgere compiti specifici. Il nostro mondo è pieno di sensori e fotocamere LPWAN IoT che trasmettono informazioni diverse, dal livello di inquinamento atmosferico allo stato del traffico alla geolocalizzazione di scooter e biciclette ad uso condiviso in strade popolate.

Il fatto che IoT stia diventando una norma nella nostra quotidianità significa che ci sono elementi che portano alla crescita esponenziale del suo ecosistema. Il rovescio della medaglia, IoT’s network connectivity – a backbone of the Internet of Things – has been mainly stimulated by LPWAN IoT technology. La prevalenza di questa tecnologia nello sviluppo IoT può essere principalmente testimoniata nel settore industriale.

I rapporti di mercato prevedono che i dispositivi abilitati all'IoT sono destinati ad aumentare da 8.6 miliardi a 29.42 miliardi (2019 – 2030), con LPWAN IoT come uno dei principali motori di questa crescita. 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. Lo stesso rapporto prevede che il numero di dispositivi IoT che utilizzano LPWAN è destinato a crescere 109% ogni anno, superando un miliardo di dispositivi di 2023.

Comprensione delle reti geografiche a bassa potenza

Si tratta di tecnologie radio che supportano la comunicazione wireless su lunghe distanze. A differenza delle tecnologie wireless come Bluetooth e Wi-Fi che trasferiscono grandi pacchetti di dati su brevi distanze, Le LPWAN invieranno pacchetti di dati più piccoli ma su distanze maggiori.

Esistono diversi modi per progettare e distribuire LPWAN a seconda dell'applicazione prevista. Le LPWAN possono essere classificate in due categorie: non cellulare e cellulare. Le LPWAN cellulari utilizzano frequenze con licenza come LTE-M e NB-IoT. Il rovescio della medaglia, le LPWAN non cellulari funzionano con bande radio ISM senza licenza come LoRa e Sigfox. Questa differenza rende l'applicazione finale di entrambe le classi molto diversa.

Esempi delle principali tecnologie IoT LPWAN non cellulari

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

Sigfox ha utilizzato la modulazione a banda ultra stretta, che è uno dei metodi di trasmissione dati più efficienti. però, può inviare solo piccoli carichi di dati (tanto quanto 12 byte di dati). Poiché il protocollo è installato in tutto il paese, è stato determinante nella creazione di un'ampia copertura IoT LPWAN nelle principali città degli Stati Uniti per i dispositivi 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. Poiché Sigfox ha una velocità di trasmissione dati estremamente bassa, è pensato per la comunicazione attraverso ambienti rumorosi e all'aperto. Questo protocollo è ideale per dispositivi con sensori semplici che potrebbero dover inviare o ricevere solo un numero limitato di messaggi al giorno, come i sistemi di monitoraggio degli eventi di emergenza e gli allarmi di sicurezza.

LoRa (Lungo raggio) utilizza uno schema di modulazione a spettro diffuso chirp per il trasferimento di informazioni digitali su lunghe distanze. LoRaWAN, che è costruito su LoRa, è un MAC apertamente disponibile (Controllo dell'accesso ai media) specifica del livello. Oltre a trasferire carichi di dati più grandi di Sigfox, LoRaWAN è anche resistente allo sbiadimento multipath. Richiede più larghezza di banda rispetto a Sigfox a causa del suo schema di modulazione, che lo rende ideale per supportare un gran numero di dispositivi.

Notevoli tecnologie IoT LPWAN non cellulari

Gli altri standard LPWAN non cellulari degni di nota sono Weightless e Ingenu. Come protocollo aperto, Weightless è compatibile con più bande senza licenza. SIG senza peso, i creatori della rete, aveva originariamente progettato tre diversi standard LPWAN; Senza peso-N, Senza peso-W, e senza peso-P. Ogni standard ha le sue caratteristiche uniche. però, l'azienda sembra aver spostato tutta la sua attenzione su Weightless-P.

Ingegnoso RPMA (Accesso multiplo in fase casuale) è l'altro standard. Può offrire supporto a quasi 400,000 nodes per “sector’, con tutto ciò che richiede punti di accesso minimi. A differenza di LoRa e Sigfox, il protocollo utilizza il globalmente accettato 2.4 Banda ISM GHz. Supporta anche il trasferimento dati bidirezionale su ampie aree di copertura. Ingenu gestisce la rete di macchine disponibile pubblicamente, che viene utilizzato per fornire servizi a 30+ città degli Stati Uniti.

Today’s Leading Cellular LPWAN IoT Technologies

I gestori di rete cellulare stanno valutando le loro tecnologie di rete esistenti per identificare come possono usarle per migliorare la funzionalità IoT. Convenzionalmente, le reti cellulari sono state classificate come reti ad alta manutenzione e ad alto consumo energetico. Oggi, i vettori cellulari hanno servito applicazioni a banda stretta attraverso standard cellulari preesistenti.

LTE-M (altrimenti indicato come LTE Cat-M1) consente ai dispositivi IoT di connettersi direttamente a Internet con l'aiuto delle reti LTE esistenti. La rete non è solo meno costosa delle reti cellulari tradizionali, ma è anche più efficiente dal punto di vista energetico. It also holds the spot for today’s highest bandwidth LPWAN IoT technology.

IoT a banda stretta (noto anche come NB-IoT) supporta la copertura di un'ampia area a basso costo mantenendo tassi di consumo energetico ridotti. NB-IoT evita la sovrapposizione con altri protocolli operando in modo diverso rispetto ad altri standard LTE. Richiede anche una propria larghezza di banda dedicata. LTE-M e NB-IoT sono prodotti di 3rd Generation Partnership Project (3NON IMPORTA) e operare su frequenze autorizzate.

Cosa rende LPWAN ideale per i sensori IoT?

1. Ampia copertura dell'area
LPWAN può consentire la comunicazione dei dispositivi IoT su lunghe distanze (3-20 km). Questa è un'impresa impressionante considerando il suo già basso fabbisogno energetico. però, la distanza che può comunicare dipende in gran parte da molti fattori. Nelle città ad alta densità di edifici, LPWAN può comunicare per 2-5 km, considerando che ci sono sicuramente interferenze da edifici ed elettricità. Aree con una linea di vista libera, come insediamenti rurali, può aspettarsi il trasferimento dei dati del dispositivo IoT a distanze maggiori (15-30 km).

2. Connettività diretta al cloud
I protocolli LPWAN sfruttano il sub-GHz frequenze che si collegano in modo simile alle reti cellulari e forniscono connettività a lungo raggio. Ciò implica essenzialmente che è possibile posizionare stazioni base o gateway a chilometri di distanza l'uno dall'altro. Questi gateway consentono ai dispositivi IoT di connettersi al cloud senza che l'utente debba investire nei propri router a corto raggio o operazioni mesh. In confronto, altri protocolli a corto raggio come Wi-Fi e Zigbee richiedono gateway intermedi per portare i dati dei dispositivi IoT nel cloud.

3. Basso consumo energetico
La quantità di dati trasmessi e la modalità di trasmissione influiscono sul consumo energetico dei dispositivi IoT. I dispositivi IoT che funzionano con il protocollo LPWAN tendono a consumare meno energia rispetto al resto. Anche meglio, I dispositivi IoT che utilizzano il protocollo tendono a essere automaticamente messi in sospensione quando non sono in uso. Questo aiuta a preservare la carica, ecco perché i dispositivi possono essere utilizzati a lungo (5-10 anni).

4. Costi ridotti
Il costo complessivo di proprietà per gli ecosistemi IoT in esecuzione sotto LPWAN è piuttosto basso. Poiché il protocollo funziona a bassa potenza, dovrai solo investire in batterie a basso costo. Queste batterie tendono a durare più a lungo, riducendo i costi di manutenzione. Anche, sarà necessario un numero ridotto di gateway per supportare in modo ottimale un ecosistema IoT basato su LPWAN, che riduce i costi di distribuzione.

Esempi di applicazioni IoT abilitate da LPWAN IoT

Le capacità a basso consumo e a lungo raggio dei dispositivi LPWAN IoT li rendono ideali per molteplici applicazioni. Alcune delle loro applicazioni includono:

• Gestione della flotta: Le aziende con grandi flotte spesso devono tenere sotto controllo la loro posizione e i loro tassi di utilizzo attuali. I dispositivi LPWAN IoT LW001-BG Pro possono aiutare i gestori di flotte a monitorare la posizione specifica delle risorse, identificare le esigenze di manutenzione, e stabilire le migliori pratiche per il risparmio di carburante.

• Gestione della flotta: I dispositivi LPWAN possono essere facilmente utilizzati per rafforzare la sicurezza sul posto di lavoro. I dispositivi IoT possono essere etichettati sugli asset per identificare dove si trovano e chi li sta utilizzando. In ambienti di lavoro pericolosi, i datori di lavoro possono offrire ai dipendenti pulsanti antipanico LW004-PB alimentati da LPWAN per una comunicazione più semplice in caso di incidenti.

• Agricoltura intelligente: I dispositivi IoT stanno definendo il futuro dell'agricoltura. Dispositivi IoT LW002-TH può essere distribuito all'interno di allevamenti e serre per il monitoraggio ambientale. I loro sensori possono essere programmati per mettere in moto alcune cose nel caso in cui l'umidità ambientale e la temperatura siano al di fuori dei livelli raccomandati.

• Abilitazione della città intelligente: Le città intelligenti dovrebbero avere più dispositivi IoT in grado di comunicare tra loro, dalla guida delle auto alle luci della città. I dispositivi LPWAN IoT LW001-BG possono essere avviati per aiutare con il controllo intelligente del semaforo, parcheggio intelligente, e gestione intelligente dei rifiuti, per citare alcuni possibili casi d'uso.

• Domotica: Le persone stanno lentamente abbracciando la domotica, dai sistemi di sorveglianza della casa intelligente ai termostati intelligenti. La presa IoT MK103 può semplificare la vita in casa grazie ai dispositivi interconnessi. Ad esempio, puoi spegnere l'illuminazione di casa da remoto, controllare le temperature, e imposta il tuo sistema di sicurezza. Questa combinazione di funzionalità rende le case sicure, confortevole, e comodo per viverci.

• Fabbrica connessa all'IoT: Anche le aziende possono utilizzare LW001-BG Pro per tracciare e gestire i dispositivi IoT industriali. I dispositivi aiuteranno gli utenti ad accedere ai dati chiave delle metriche, come l'efficienza delle apparecchiature e i dati di telemetria. È possibile utilizzare queste informazioni per la manutenzione preventiva delle apparecchiature, migliorare la sicurezza e la protezione, e migliorare l'efficienza della fabbrica, tutto ciò che può essere fatto a distanza.

• Collegamento dei sistemi sanitari: I dispositivi LPWAN IoT hanno rivoluzionato la facilità con cui i professionisti medici possono monitorare la salute dei pazienti da remoto, soprattutto durante la pandemia. I pazienti possono indossare LW004-CT per un monitoraggio sanitario più semplice. In caso di anomalia, i dispositivi invieranno un allarme al rispettivo medico per l'azione. Inoltre, rende più facile monitorare i parametri vitali della salute delle persone con condizioni critiche.

IoT sta creando un futuro migliore

I dispositivi IoT stanno definendo il futuro della comunicazione e dell'automazione. Con tecnologie come LPWAN, non si sa fino a che punto possono portarci questi dispositivi. Implementa oggi i dispositivi LPWAN IoT nella tua vita o nel tuo business per godere dei vantaggi che hanno da offrire.