reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Pixabay Technologie | 03 kwietnia 2017

Low Power WAN – którą technologię wybrać?

Mnogość technologii, standardów, powoduje niemałe zamieszanie w obszarze komunikacji bezprzewodowej.
Sytuacja ta jest szczególnie widoczna w sieciach PAN/LAN, gdzie dużą popularnością cieszą się WiFi, Bluetooth (różne wersje, w tym mesh), IEEE802.15.4 (ZigBee, Thread, 6LoWPAN,…), Z-Wave, itd. Z podobną sytuacją mamy do czynienia w sieciach WAN (Wide Area Network).

Jeszcze kilka lat temu niepodzielnym liderem była komunikacja w ramach sieci GSM, a dokładnie 2G. W większości przypadków, GPRS zaspokajał potrzeby i wymagania aplikacji. Jednakże dynamiczny rozwój rynku IoT, spowodował, że zasoby sieci 2G zaczynają się niebezpiecznie kurczyć i potrzeba nowych rozwiązań, które spełniłby coraz to nowsze oczekiwania ze strony rynku.

W tej chwili najsilniejsze wydają się Sigfox, LoRa, oraz nowe kategorie LTE, w tym Narrow Band – IoT. W poniższym tekście postaram się zaprezentować główne cechy tych propozycji. Ale zacznijmy od odpowiedzi na pytanie czym jest sieć WAN? Poniższy diagram, bardzo obrazowo pokazuje, czym jest sieć WAN:



Sieć WAN obejmuje swoim zasięgiem, znaczny obszar, z reguły ma infrastrukturę szkieletową. Doskonałym przykładem są sieci GSM, gdzie stacje bazowe przykrywają zasięgiem obszar, np. danego kraju, dane poprzez sieć szkieletową trafiają do serwerów, do których mamy dostęp z dowolnego miejsca na świecie. Jest to mocno uproszczony opis, ale oddaje zasadę działania sieci WAN.

Sieci, czy też technologie WAN, doskonale sprawdzają się w aplikacjach takich jak:
⦁ systemy alarmowe,
⦁ monitoring pojazdów,
⦁ systemy parkingowe
⦁ zarządzenie obiektami,
⦁ monitoring środowiska,
⦁ systemy pomiarowe mediów,
⦁ rolnicze systemy nawadniania,
⦁ aplikacje medyczne.

Część z wymienionych aplikacji wymaga zasilania bateryjnego, dlatego też sieci WAN, z niskim poborem energii przez węzły końcowe, nazywamy Low-Power WAN. Poniżej propozycje różnych rozwiązań wpisujących się w Low-Power WAN.

Sigfox

Poniższy diagram, który pokazuje zasadę działania sieci Sigfox. Zasada działania jest bardzo podobna do sieci GSM. Mamy węzły końcowe komunikujące się ze stacjami bazowymi. Dane dostępne są na serwerach, skąd z wykorzystaniem interfejsu HTTPS, możemy je pobrać, wyświetlić w naszej aplikacji.



Sieć umożliwia przesłanie do 140 wiadomości na dobę, od węzła do sieci (payload: 12 bytes) oraz do 4 widomości na dobę do węzła (payload: 8 bytes). Węzły charakteryzują się wybitnie niskim poborem energii. Układ ATA8530, pobiera około 30mA, w nadawaniu. Po czym można go zupełnie wyłączyć, bo sieć nie transmituje żadnych ramek „w tle”. Koszty abonamentu, jak i samego układu odpowiedzialnego na komunikację są bardzo niskie, przez co siec ta zyskuje dynamicznie na popularności w Europie Zachodniej, gdzie operatorzy pokryli zasięgiem takie kraje jak Francja, Belgia, Holandia, a w naszym regionie Czechy.

LoRaWAN

Kolejną propozycją jest LoRa, technologia zarządzana przez stowarzyszenie skupiające największych producentów modułów oraz układów scalonych na świecie. W gronie tym są między innymi Microchip, czy Gemalto. Podobnie jak poprzednia propozycja, technologia LoRa, charakteryzuje się bardzo niskim poborem energii, co powoduje, że jest ona bardzo atrakcyjna dla wszelkiego rodzaju aplikacji zasilanych bateryjnie. W odróżnieniu do sieci Sigfox, gdzie wiążemy się umową z lokalnym operatorem, tutaj możemy sami uruchomić stację bazową oraz usługi przechowywania, dostępu do zgromadzonych danych. Z jednej strony daje nam to szersze możliwości, ale z drugiej wymaga większego wysiłku.

Urządzenia końcowe, w zależności od aplikacji mogą mieć różne wymagania, jeśli chodzi o ich zasilanie, opóźnienia transmisji, czy sam profil pracy. Dlatego w przypadku LoRa przewidziano trzy klasy urządzeń: A, B, C. Poniższy diagram ilustruj podstawowe cechy poszczególnych klas urządzeń.




LTE NB-IoT

Trzecia z propozycji to nowe kategorie LTE. To co należy zauważyć, to rozwój LTE, w dwóch odmiennych kierunkach. Pierwszy z nich, zwany LTE advanced, to ciągłe zwiększanie przepustowości łącza i obniżanie opóźnień w transmisji. Aby użytkownik, mógł oglądać filmy, relacje z meczów, słuchać muzyki, grać w gry. Trend ten dotyczy rynku konsumenckiego.

Drugi z kierunków rozwoju LTE, to niski pobór energii, niskie przepustowości, możliwość pracy tysięcy punktów w ramach jednej stacji bazowej LTE. Czyli trwa proces adaptacji technologii LTE do rynku IoT. Kategorią LTE, dedykowaną do zastosowań IoT jest LTE NB-IoT, która docelowo zastąpić ma rozwiązania 2G (transmisja GPRS/EDGE). Pracując nad specyfikacją NB-IoT, zwrócono szczególną uwagę na to aby urządzenie końcowe, było tanie, pobierało mało energii, mogło być w uśpieniu przez tygodnie. W ramach NB-IoT, możliwe jest transmitowanie jedynie danych (brak wsparcia dla głosu), zrezygnowano z handover, wymagana jest tylko jedna antena. Sieć charakteryzuje bardzo wysoki współczynnik budżetu łącza, przez co nawet urządzenia zamontowane pod ziemią mogą mieć łączność z siecią. W tabeli obok wybrane cechy LTE NB-IoT:

W Polsce, operatorzy prowadzą pierwsze programy pilotażowe. Działają pierwsze sieci NB-IoT. Producenci modułów M2M (w tym Gemalto), wprowadzają do oferty swoje rozwiązania.

Która z powyższych technologii wygra?

W tej chwili chyba nie sposób odpowiedzieć na to pytanie. Każda z nich ma swoje przewagi, ale też pewne niedoskonałości. Możliwe wydaje się współistnienie wszystkich trzech rozwiązań.
Podczas trzeciej edycji wireless day z JM elektronik omówimy wszystkie powyższe technologie, z ich mocnymi i słabszym punktami. Wierzymy, że aby poprawnie wybrać, należy mieć wiedzą na temat wszystkich propozycji. Dlatego serdecznie zapraszamy do udziału w Wireless day z © JM elektronik, już w kwietniu.

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
June 25 2017 20:55 V8.5.5-1