Ko imate široko omrežje s kopico naprav, ki morajo komunicirati, je prostrano omrežje z nizko porabo energije tisto, kar potrebujete.

Internet še naprej raste in internet stvari (IoT) je eno od področij, ki še naprej raste s hitrostjo. Velik del te rasti spodbujajo nizkoenergijska prostrana omrežja (LPWAN), vrsta povezave z nizko porabo energije za prostrana omrežja, ki je uporabna za uvajanje in uporabo interneta stvari.

Oglejmo si torej pobližje LPWAN-e, različne vrste LPWAN-ov in nekaj primerov njihove uporabe iz resničnega sveta.

Kaj je IoT?

Če želite razumeti LPWAN, morate razumeti kaj je IoT. Tega nam ni treba podrobno obravnavati, vendar bo malo znanja veliko pripomoglo k razumevanju omrežij LPWAN.

Izraz IoT se nanaša na fizične naprave, ki so med seboj povezane. Te naprave vključujejo vse od pametnih termostatov v vašem domu do pametnih uličnih svetilk v mestu.

Nekatere pogoste naprave, ki podpirajo internet stvari, vključujejo:

  • Naprave za pametni dom: Termostati, razsvetljava, varnostne kamere
    • instagram viewer
  • Industrijski: Senzorji v proizvodni opremi, senzorji za nadzor zalog
  • Pametno mesto: Ulična razsvetljava in semaforji, javni prevoz
  • Kmetijstvo: senzorji tal, pametno namakanje, nadzor živine

To je le nekaj načinov uporabe interneta stvari. Da pa sistemi IoT delujejo, morajo biti povezani in LPWAN pogosto igrajo to vlogo.

Kaj je LPWAN?

LPWAN je brezžično komunikacijsko omrežje, ki lahko zagotavlja prenose podatkov z nizko pasovno širino in nizko porabo energije na širokem območju. Zaradi območja, ki ga lahko pokriva LPWAN, je kot nalašč za pomoč pri komunikaciji omrežij IoT.

LPWAN nima določene fiksne velikosti območja, ki bi ga lahko pokril. Pokritost je odvisna od več dejavnikov, vključno s tehnologijo prenosa, številom povezanih naprav IoT, razpoložljivimi hitrostmi prenosa podatkov in več. Poleg tega drugi dejavniki vplivajo na pokritost in prenos LPWAN, kot so okoljske ovire.

Kako delujejo LPWAN?

Lastnosti nizke porabe energije omrežij LPWAN so ključ do njihove funkcionalnosti. Naprave IoT so pogosto naprave z baterijskim napajanjem in nizko porabo energije. Poleg tega večina naprav IoT prenaša majhne količine podatkov pri nizkih bitnih hitrostih. Zaradi tega so LPWAN idealni za povezovanje teh naprav na dolge razdalje z minimalno porabo energije.

LPWAN večinoma uporabljajo nelicencirane radijske frekvence. To izniči potrebo po licenciranju in zmanjša stroške. Način kodiranja in prenosa podatkov je odvisen od vrste LPWAN. Toda v središču vsake vrste je tehnika modulacije, zasnovana za prenos podatkov na velike razdalje z minimalnimi motnjami.

Nekatere metode, uporabljene za dosego tega, vključujejo:

  • Uporaba kod za popravljanje napak
  • Širjenje signala (razširi signal po širokem frekvenčnem pasu)
  • Zmanjšanje podatkovne hitrosti

Zelo koristno je razmišljati v smislu vodne pipe. Vklopite ga na polno in imeli boste močan pretok; to bi lahko primerjali s tradicionalnim prostranim omrežjem (WAN) z veliko podatkov (vode), ki tečejo zelo hitro. Slaba stran je, da to zahteva veliko moči za ohranjanje pretoka.

Zmanjšajte ta pretok na enakomerno kapljanje in imeli boste LPWAN. Voda bo še vedno prepotovala enako razdaljo, vendar je potrebna majhna moč, da curek teče.

3 ključne prednosti omrežij LPWAN

Razlog, zakaj se omrežja LPWAN uporabljajo za povezovanje naprav IoT, je mogoče povzeti z upoštevanjem treh ključnih prednosti, ki jih ponujajo te vrste omrežij.

  1. Cena: Stroški LPWAN so nižji od tradicionalnih WAN. Tako z vidika strojne opreme kot stroškov implementacije LPWAN ponujajo nizkocenovno rešitev povezljivosti.
  2. Razpon: Doseg LPWAN se spreminja glede na dejavnike, kot so topologija, konstrukcijske zahteve, okoljski pogoji in motnje. Tipično omrežje lahko deluje v razponu približno šest milj. Toda kot si bomo ogledali v naslednjem razdelku, se nekateri tipi LPWAN ponašajo z največjim dosegom približno 25 milj.
  3. moč: Sprejemniki, senzorji in drugi predmeti LPWAN so običajno naprave z nizko porabo energije. Veliko jih na primer napajajo baterije in običajno je, da se pričakovana življenjska doba baterije meri v letih.

Ti atributi prispevajo k prevzemu omrežij LPWAN kot glavne oblike povezljivosti za milijone naprav IoT.

Glavne vrste LPWAN

Obstaja več različnih vrst LPWAN. Vrsta LPWAN, ki jo izberete, je odvisna od več dejavnikov. Na primer, tip Sigfox LPWAN se ponaša z dosegom do 25 milj; zaradi tega je koristen tam, kjer so naprave razpršene na velikem območju.

Tukaj je nekaj najpogostejših vrst LPWAN:

  • LoRaWAN: To uporablja tehniko, imenovano Chirp Spread Modulation, za doseganje komunikacije na dolge razdalje. Ista tehnika omogoča, da to doseže z zelo nizko porabo energije. LoRaWAN ponuja več prednosti, vključno z nizkimi stroški in razširljivostjo. Ima tudi podporo za geolokacijske funkcije in dvosmerno komunikacijo.
  • NB-IoT: To je LPWAN, ki deluje prek mobilnih omrežij. To mu omogoča ohranjanje značilnih lastnosti LPWAN, vendar ima dodatne prednosti povečane hitrosti prenosa podatkov in izboljšane varnosti.
  • Sigfox: Sigfox je lastniška storitev LPWAN, ki se ponaša z globalno pokritostjo. Uporablja ultra ozkopasovno modulacijo za izpolnitev zahtev glede dosega in moči povezanih naprav in lahko v optimalnih pogojih doseže doseg do 25 milj.
  • Brez teže: Weightless dosega svoje cilje LPWAN povezljivosti na dolge razdalje z nizko porabo energije z uporabo širokopasovne frekvenčne modulacije in ortogonalnega frekvenčnega multipleksiranja. To je še ena storitev, ki ima globalno pokritost.

Kot lahko vidite, obstajajo različni pogledi na to, kako doseči cilje LPWAN. Vendar pa je večina tega, kar poganja izbiro LPWAN, odvisno od funkcij, ki naj bi jih služil, kar je najbolje razumeti, če pogledamo nekaj načinov uporabe LPWAN.

Za kaj se uporabljajo LPWAN?

Tega smo se že dotaknili, vendar je najboljši način za popolno razumevanje delovanja LPWAN ta, da razpravljamo o nekaterih scenarijih iz resničnega sveta, kjer se uporabljajo naprave IoT.

Pametna mesta

Mesta vedno pogosteje uporabljajo omrežja LPWAN z velikimi učinki. Nekateri pogosti načini njihove uporabe vključujejo:

  • Pametna ulična razsvetljava: Pametne ulične svetilke uporabljajo LPWAN za različne namene. Najpogostejši je varčevanje z energijo s prilagajanjem svetlosti luči glede na dejavnike, kot so podnebne razmere, čas dneva in stopnja dejavnosti na ulici.
  • Pametni semaforji: Ti se uporabljajo za zmanjšanje zastojev z dajanjem prednosti semaforjem za optimizacijo pretoka prometa
  • Pametno parkiranje: Senzorji se lahko uporabljajo za spremljanje razpoložljivosti parkirnih mest.

Prehod v pametnejša mesta je namenjen izboljšanju kakovosti življenja prebivalcev ter zmanjšanju ogljičnega odtisa in računov občin za energijo.

Kmetijstvo

Kmetijstvo je še en sektor, v katerem se hitro povečuje uporaba naprav interneta stvari in omrežij LPWAN. Tukaj je nekaj načinov, kako LPWAN pomagajo kmetom:

  • Monitoring tal: LPWAN in senzorji lahko spremljajo pogoje tal, kot sta vlaga in temperatura. To kmetom omogoča varčevanje z vodo z zalivanjem le tam in ko je to potrebno.
  • Nadzor živine: Lokacijo živine lahko uporabijo senzorji, povezani z LPWAN.

To je še en sektor, kjer lahko LPWAN zmanjša stroške in vpliv kmetijskih praks na okolje.

Skrb za zdravje

LPWAN spreminjajo zdravstveno varstvo in način spremljanja pacientov in stanja. Med uporabami tehnologije so:

  • Zagotavljanje informacij o zdravstvenem stanju pacientov v realnem času z uporabo naprave za daljinsko spremljanje bolnikov
  • Sledite statusu in lokaciji opreme
  • Spremljajte in prilagajajte okoljske razmere v zdravstvenih ustanovah

Na splošno lahko LPWANS pomaga racionalizirati zdravljenje bolnikov in hkrati zmanjša režijske stroške.

LPWAN: Slow and Steady Wins the Race

LPWAN so neopevani junaki vse bolj povezanega sveta. S počasnim in enakomernim pristopom k prenosu podatkov ta omrežja delajo naša mesta pametnejša, naše domove varnejše in naše kmetijstvo učinkovitejše.

Moč informacij ni le v "velikih podatkih"; včasih so majhne stvari v življenju pomembne.