Máte-li rozlehlou síť s hromadami zařízení, která potřebují komunikovat, potřebujete rozlehlou síť s nízkou spotřebou energie.

Internet stále roste a internet věcí (IoT) je jednou z oblastí, která stále roste rychlým tempem. Velkou část tohoto růstu podporují nízkonapěťové sítě LPWAN (Low-Powered Wide Area Network), typ nízkoenergetického připojení pro rozlehlou síť, který je užitečný pro nasazení a používání internetu věcí.

Pojďme se tedy blíže podívat na LPWAN, různé typy LPWAN a některé příklady jejich použití v reálném světě.

Co je IoT?

Abyste porozuměli LPWAN, musíte rozumět co je IoT. Nemusíme se tím zabývat do velké hloubky, ale trocha znalostí pomůže porozumět LPWAN.

Termín IoT označuje fyzická zařízení, která jsou vzájemně propojena. Tato zařízení zahrnují vše od chytrých termostatů ve vaší domácnosti po chytré pouliční osvětlení ve městě.

Některá běžná zařízení s podporou IoT zahrnují:

  • Zařízení pro chytrou domácnost: Termostaty, osvětlení, bezpečnostní kamery
  • Průmyslový: Senzory ve výrobních zařízeních, senzory řízení zásob
    • instagram viewer
  • Chytré město: Pouliční osvětlení a semafory, MHD
  • Zemědělství: půdní senzory, chytré zavlažování, kontrola dobytka

To je jen několik způsobů, jak se IoT využívá. Aby však systémy IoT fungovaly, musí být propojeny a LPWAN často hrají tuto roli.

Co je LPWAN?

LPWAN je bezdrátová komunikační síť, která může poskytovat datové přenosy s nízkou šířkou pásma a nízkou spotřebou energie v široké oblasti. Vzhledem k oblasti, kterou může LPWAN pokrýt, je ideální pro pomoc sítím IoT komunikovat.

LPWAN nemá konkrétní pevnou oblast, kterou může pokrýt. Pokrytí závisí na několika faktorech, včetně přenosové technologie, počtu připojených zařízení IoT, dostupných datových rychlostí a dalších. Pokrytí a přenos LPWAN navíc ovlivňují další faktory, jako jsou překážky prostředí.

Jak LPWAN fungují?

Nízkoenergetické vlastnosti LPWAN jsou klíčem k jejich funkčnosti. Zařízení internetu věcí jsou často napájená bateriemi a zařízeními s nízkou spotřebou energie. Většina zařízení IoT navíc přenáší malé množství dat při nízkých bitových rychlostech. Díky tomu jsou LPWAN ideální pro připojení těchto zařízení na velké vzdálenosti s minimálním příkonem.

LPWAN většinou využívají nelicencované rádiové frekvence. To neguje potřebu licencování a snižuje náklady. Způsob kódování a přenosu dat závisí na typu LPWAN. Ale jádrem každého typu je modulační technika navržená pro přenos dat na velké vzdálenosti s minimálním rušením.

Některé z metod používaných k dosažení tohoto cíle zahrnují:

  • Použití kódů pro opravu chyb
  • Šíření signálu (šíří signál v širokém frekvenčním pásmu)
  • Snížení rychlosti přenosu dat

Je docela užitečné uvažovat z hlediska vodovodního kohoutku. Zapněte ho naplno a máte silný tok; to by se dalo přirovnat k tradiční Wide Area Network (WAN) se spoustou dat (vody), které proudí velmi rychle. Nevýhodou je, že to vyžaduje hodně energie, aby tok fungoval.

Snižte tento průtok na stálé odkapávání a máte LPWAN. Voda urazí stále stejnou vzdálenost, ale k udržení toku pramínek je potřeba jen malá síla.

3 klíčové výhody LPWAN

Důvod, proč se LPWAN používají k připojení zařízení IoT, lze shrnout zvážením tří klíčových výhod, které tyto typy sítí nabízejí.

  1. Náklady: Náklady na LPWAN jsou nižší než na tradiční WAN. Jak z hlediska hardwaru, tak z hlediska nákladů na implementaci, LPWAN nabízejí levné řešení konektivity.
  2. Rozsah: Dosah LPWAN se liší v závislosti na faktorech, jako je topologie, požadavky na design, podmínky prostředí a interference. Typická síť může fungovat v rozsahu přibližně šesti mil. Ale jak se podíváme v další části, některé typy LPWAN se mohou pochlubit maximálním dosahem kolem 25 mil.
  3. Napájení: LPWAN transceivery, senzory a další položky jsou obvykle zařízení s nízkou spotřebou. Mnoho z nich je například napájeno bateriemi a je běžné, že životnost baterie se měří v letech.

Tyto atributy přispívají k přijetí LPWAN jako hlavní formy konektivity pro miliony zařízení IoT.

Hlavní typy LPWAN

Existuje několik různých typů LPWAN. Typ LPWAN, který zvolíte, závisí na několika faktorech. Například typ LPWAN Sigfox se může pochlubit dosahem až 25 mil; to je výhodné tam, kde jsou zařízení rozptýlena na velkou vzdálenost.

Zde je několik nejběžnějších typů LPWAN:

  • LoRaWAN: To využívá techniku ​​zvanou Chirp Spread Modulation k dosažení komunikace na velkou vzdálenost. Stejná technika mu to umožňuje dosáhnout s velmi nízkou spotřebou energie. LoRaWAN nabízejí několik výhod, včetně nízkých nákladů a škálovatelnosti. Má také podporu pro geolokační funkce a obousměrnou komunikaci.
  • NB-IoT: Toto je LPWAN, který funguje přes mobilní sítě. To mu umožňuje zachovat definující vlastnosti LPWAN, ale má další výhody v podobě zvýšené přenosové rychlosti a lepšího zabezpečení.
  • Sigfox: Sigfox je proprietární služba LPWAN, která se může pochlubit globálním pokrytím. Využívá modulaci v ultraúzkém pásmu pro splnění požadavků na dosah a výkon připojených zařízení a za optimálních podmínek může dosáhnout dosahu až 25 mil.
  • Beztíže: Společnost Weightless dosahuje svých cílů v oblasti LPWAN v oblasti konektivity na dlouhé vzdálenosti s nízkým výkonem pomocí širokopásmové frekvenční modulace a ortogonálního frekvenčního multiplexování. Jedná se o další službu, která má globální pokrytí.

Jak vidíte, existují různé způsoby, jak dosáhnout cílů LPWAN. Nicméně, mnoho z toho, co řídí výběr LPWAN, závisí na funkcích, které by měly sloužit, což nejlépe pochopíte, když se podíváte na některé ze způsobů, jakými jsou LPWAN používány.

K čemu se LPWAN používají?

Už jsme se toho dotkli, ale nejlepší způsob, jak plně porozumět tomu, jak LPWAN fungují, je diskutovat o některých reálných scénářích, kde jsou zařízení IoT využívána.

Smart Cities

Města stále více využívají LPWAN s velkým efektem. Mezi běžné způsoby jejich použití patří:

  • Chytré pouliční osvětlení: Chytré pouliční osvětlení využívá LPWAN pro několik použití. Nejběžnější je úspora energie úpravou jasu světel v závislosti na faktorech, jako jsou klimatické podmínky, denní doba a úroveň aktivity na ulici.
  • Chytré semafory: Ty se používají ke zmírnění kongescí upřednostňováním semaforů pro optimalizaci toku dopravy
  • Chytré parkování: Pomocí senzorů lze monitorovat dostupnost parkovacích míst.

Přesun k chytřejším městům má zlepšit kvalitu života obyvatel a snížit uhlíkovou stopu a účty obcí za energie.

Zemědělství

Zemědělství je dalším odvětvím, které zaznamenalo rychlý nárůst používání zařízení IoT a LPWAN. Zde je několik způsobů, jak LPWAN pomáhají zemědělcům:

  • Monitoring půdy: LPWAN a senzory mohou monitorovat půdní podmínky, jako je vlhkost a teplota. To umožňuje zemědělcům šetřit vodou tím, že zalévá pouze tam, kde je to potřeba.
  • Kontrola hospodářských zvířat: Lokalizaci hospodářských zvířat lze využít pomocí senzorů připojených k LPWAN.

Toto je další sektor, kde LPWAN může snížit náklady a snížit dopad zemědělských postupů na životní prostředí.

Zdravotní péče

LPWAN mění zdravotní péči a způsob, jakým monitorujeme pacienty a podmínky. Mezi využití technologie patří:

  • Poskytujte informace o zdravotním stavu pacienta v reálném čase pomocí zařízení pro vzdálené monitorování pacienta
  • Sledujte stav a umístění zařízení
  • Monitorujte a upravujte podmínky prostředí ve zdravotnických zařízeních

Celkově může LPWANS pomoci zefektivnit léčbu pacientů a zároveň snížit režijní náklady.

LPWANs: Slow and Steady vyhrává závod

LPWAN jsou neopěvovanými hrdiny stále více propojeného světa. Pomocí pomalého a stabilního přístupu k přenosu dat tyto sítě dělají naše města chytřejšími, naše domovy bezpečnější a naše zemědělství efektivnější.

Síla informací není jen o „velkých datech“; někdy na maličkostech v životě záleží.