Čo je to nízkoenergetická rozľahlá sieť a aké sú jej využitie?

Internet neustále rastie a internet vecí (IoT) je jednou z oblastí, ktorá neustále rastie tempom. Veľkú časť tohto rastu poháňajú nízkonapäťové siete Wide Area Network (LPWAN), čo je typ nízkoenergetického pripojenia pre rozľahlú sieť, ktorý je užitočný pre nasadenie a používanie internetu vecí.

Poďme sa teda bližšie pozrieť na LPWAN, rôzne typy LPWAN a niektoré príklady ich použitia v reálnom svete.

Čo je IoT?

Aby ste porozumeli LPWAN, musíte pochopiť čo je IoT. Nemusíme to pokrývať do veľkej hĺbky, ale pri porozumení LPWAN vám pomôže veľa vedomostí.

Pojem IoT označuje fyzické zariadenia, ktoré sú vzájomne prepojené. Tieto zariadenia zahŕňajú všetko od inteligentných termostatov vo vašej domácnosti až po inteligentné pouličné osvetlenie v meste.

Niektoré bežné zariadenia s podporou internetu vecí zahŕňajú:

• Inteligentné domáce zariadenia: Termostaty, osvetlenie, bezpečnostné kamery
instagram viewer
• Priemyselný: Senzory vo výrobných zariadeniach, senzory riadenia zásob
• Inteligentné mesto: Pouličné osvetlenie a semafory, MHD
• Poľnohospodárstvo: pôdne senzory, inteligentné zavlažovanie, kontrola dobytka

Toto je len niekoľko spôsobov, ako sa internet vecí využíva. Aby však systémy internetu vecí fungovali, musia byť prepojené a LPWAN často zohrávajú túto úlohu.

Čo je LPWAN?

LPWAN je bezdrôtová komunikačná sieť, ktorá dokáže poskytovať dátové prenosy s nízkou šírkou pásma a s nízkou spotrebou energie v širokej oblasti. Vzhľadom na oblasť, ktorú môže LPWAN pokryť, je ideálny na pomoc sieťam internetu vecí pri komunikácii.

LPWAN nemá špecifickú pevnú veľkosť oblasti, ktorú môže pokryť. Pokrytie závisí od viacerých faktorov vrátane prenosovej technológie, počtu pripojených zariadení internetu vecí, dostupných dátových rýchlostí a ďalších. Okrem toho pokrytie a prenos LPWAN ovplyvňujú ďalšie faktory, ako napríklad prekážky prostredia.

Ako fungujú LPWAN?

Nízkoenergetické vlastnosti LPWAN sú kľúčom k ich funkčnosti. Zariadenia internetu vecí sú často batériovo napájané zariadenia s nízkou spotrebou energie. Väčšina zariadení internetu vecí navyše prenáša malé množstvá údajov pri nízkych bitových rýchlostiach. Vďaka tomu sú siete LPWAN ideálne na pripojenie týchto zariadení na veľké vzdialenosti s minimálnou spotrebou energie.

LPWAN väčšinou využívajú nelicencované rádiové frekvencie. To neguje potrebu licencovania a znižuje náklady. Spôsob kódovania a prenosu údajov závisí od typu LPWAN. Ale jadrom každého typu je modulačná technika navrhnutá na prenos dát na veľké vzdialenosti s minimálnym rušením.

Niektoré z metód používaných na dosiahnutie tohto cieľa zahŕňajú:

• Používanie kódov na opravu chýb
• Šírenie signálu (šíri signál v širokom frekvenčnom pásme)
• Zníženie rýchlosti prenosu dát

Je celkom užitočné myslieť na vodovodný kohútik. Zapnite ho naplno a máte silný tok; dalo by sa to prirovnať k tradičnej sieti WAN (Wide Area Network) s množstvom dát (vody), ktoré prúdia veľmi rýchlo. Nevýhodou je, že to vyžaduje veľa energie na udržanie toku v chode.

Znížte tento prietok na stabilné odkvapkávanie a máte LPWAN. Voda prejde stále rovnakú vzdialenosť, ale na udržanie toku pramienok je potrebný malý výkon.

3 kľúčové výhody LPWAN

Dôvod, prečo sa LPWAN používajú na pripojenie zariadení internetu vecí, možno zhrnúť do úvahy pri zvažovaní troch kľúčových výhod, ktoré tieto typy sietí ponúkajú.

1. Cena: Náklady na LPWAN sú nižšie ako tradičná WAN. Ako z hľadiska hardvéru, tak aj z hľadiska nákladov na implementáciu, LPWAN ponúkajú nízkonákladové riešenie konektivity.
2. Rozsah: Dosah LPWAN sa líši v závislosti od faktorov, ako je topológia, konštrukčné požiadavky, podmienky prostredia a rušenie. Typická sieť môže fungovať v rozsahu približne šesť míľ. Ale ako sa pozrieme v ďalšej časti, niektoré typy LPWAN sa môžu pochváliť maximálnym dosahom okolo 25 míľ.
3. Moc: LPWAN transceivery, senzory a ďalšie položky sú zvyčajne zariadenia s nízkou spotrebou energie. Mnohé z nich sú napríklad napájané batériami a je bežné, že životnosť batérie sa meria v rokoch.

Tieto atribúty prispievajú k prijatiu LPWAN ako hlavnej formy pripojenia pre milióny zariadení internetu vecí.

Hlavné typy LPWAN

Existuje niekoľko rôznych typov LPWAN. Typ LPWAN, ktorý si vyberiete, závisí od viacerých faktorov. Napríklad typ LPWAN Sigfox sa môže pochváliť dosahom až 25 míľ; to je výhodné tam, kde sú zariadenia rozptýlené na veľkú vzdialenosť.

Tu je niekoľko najbežnejších typov LPWAN:

• LoRaWAN: Na dosiahnutie komunikácie na diaľku sa používa technika nazývaná modulácia šírenia chirpenia. Rovnaká technika mu to umožňuje dosiahnuť s veľmi nízkou spotrebou energie. LoRaWAN ponúkajú niekoľko výhod, vrátane nízkych nákladov a škálovateľnosti. Má tiež podporu pre geolokačné funkcie a obojsmernú komunikáciu.
• NB-IoT: Toto je LPWAN, ktorý funguje cez mobilné siete. To mu umožňuje zachovať definujúce vlastnosti LPWAN, ale má ďalšie výhody v podobe zvýšených dátových rýchlostí a zlepšeného zabezpečenia.
• Sigfox: Sigfox je proprietárna služba LPWAN, ktorá sa môže pochváliť globálnym pokrytím. Využíva moduláciu s ultraúzkym pásmom na splnenie požiadaviek na dosah a výkon pripojených zariadení a za optimálnych podmienok môže dosiahnuť dosah až 25 míľ.
• Beztiaže: Spoločnosť Weightless dosahuje svoje ciele v oblasti LPWAN na diaľkové pripojenie s nízkym výkonom pomocou širokopásmovej frekvenčnej modulácie a ortogonálneho frekvenčného multiplexovania. Ide o ďalšiu službu, ktorá má globálne pokrytie.

Ako vidíte, existujú rôzne spôsoby, ako dosiahnuť ciele LPWAN. Avšak veľa z toho, čo riadi výber LPWAN, závisí od funkcií, ktoré sa od neho očakávajú, čo najlepšie pochopíte pri pohľade na niektoré spôsoby, akými sa LPWAN používajú.

Na čo sa používajú LPWAN?

Už sme sa toho dotkli, ale najlepší spôsob, ako úplne pochopiť, ako fungujú siete LPWAN, je diskutovať o niektorých scenároch v reálnom svete, kde sa využívajú zariadenia internetu vecí.

Inteligentné mestá

Mestá čoraz viac využívajú LPWAN s veľkým efektom. Niektoré z bežných spôsobov, ako sa používajú, zahŕňajú:

• Inteligentné pouličné osvetlenie: Inteligentné pouličné osvetlenie využívajú LPWAN na niekoľko použití. Najbežnejšou je úspora energie úpravou jasu svetiel v závislosti od faktorov, ako sú klimatické podmienky, denná doba a úroveň aktivity na ulici.
• Inteligentné semafory: Používajú sa na zmiernenie zápch uprednostňovaním semaforov na optimalizáciu plynulosti premávky
• Inteligentné parkovanie: Senzory je možné použiť na monitorovanie dostupnosti parkovacích miest.

Presun k inteligentnejším mestám má zlepšiť kvalitu života obyvateľov a znížiť uhlíkovú stopu a účty obcí za energie.

poľnohospodárstvo

Poľnohospodárstvo je ďalším sektorom, ktorý zaznamenal rýchly nárast využívania zariadení internetu vecí a LPWAN. Tu je niekoľko spôsobov, ako LPWAN pomáhajú farmárom:

• Monitorovanie pôdy: LPWAN a senzory môžu monitorovať pôdne podmienky, ako je vlhkosť a teplota. To umožňuje farmárom šetriť vodu tým, že polievajú len tam, kde je to potrebné.
• Kontrola dobytka: Lokalizáciu hospodárskych zvierat možno využiť pomocou snímačov pripojených k LPWAN.

Toto je ďalší sektor, v ktorom môže LPWAN znížiť náklady a znížiť vplyv poľnohospodárskych postupov na životné prostredie.

Zdravotná starostlivosť

LPWAN transformujú zdravotnú starostlivosť a spôsob, akým monitorujeme pacientov a stavy. Medzi využitie technológie patrí:

• Poskytujte informácie o zdravotnom stave pacienta v reálnom čase pomocou zariadenia na vzdialené monitorovanie pacienta
• Sledujte stav a umiestnenie zariadenia
• Monitorujte a upravujte podmienky prostredia v zdravotníckych zariadeniach

Celkovo môže LPWANS pomôcť zefektívniť liečbu pacientov a zároveň znížiť režijné náklady.

LPWANs: Slow and Steady vyhráva preteky

LPWAN sú neospevovanými hrdinami čoraz prepojeného sveta. Pomocou pomalého a stabilného prístupu k prenosu údajov tieto siete robia naše mestá inteligentnejšími, naše domovy bezpečnejšími a naše poľnohospodárstvo efektívnejšie.

Sila informácií nie je len o „veľkých údajoch“; niekedy na maličkostiach v živote záleží.