reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© rob bouwman dreamstime.com Technologie | 25 wrze艣nia 2017

Aplikacje IoT w sieciach bezprzewodowych PAN i WAN (cz.2)

Pocz膮wszy od ko艅ca lat 90. XX wieku trwa nieustanna ewolucja technik modulacji i technologii przesy艂ania oraz odbierania sygna艂贸w cyfrowych. IoT jest ostatnim rozdzia艂em w tej historii.
Rozwi膮zania wieloprotoko艂owe

Chocia偶 standard Bluetooth jest ch臋tnie rozwijany, nie jest jedynym protoko艂em bezprzewodowym, kt贸ry mo偶e zosta膰 u偶yty w IoT. Jest ma艂o prawdopodobne, aby ka偶dy protok贸艂 spe艂nia艂 wymagania wszystkich aplikacji, a zatem istnieje potrzeba wsp贸艂istnienia w pa艣mie ISM 2,4GHz innych system贸w, kt贸re wype艂ni膮 t膮 luk臋. W tym celu niekt贸rzy producenci oferuj膮 urz膮dzenia, kt贸re zawieraj膮 wiele protoko艂贸w bezprzewodowych w jednym urz膮dzeniu, daj膮c projektantom i konsumentom maksymalny wyb贸r. Jednym z rozwi膮za艅 s膮 uk艂ady SoC z rodziny Mighty Gecko od firmy Silicon Labs. Dzi臋ki wysokiej wydajno艣ci mikroprocesora ARM Cortex-M4 z DSP, uk艂ad EFR32MG12 mo偶e obs艂ugiwa膰 r贸偶ne protoko艂y komunikacji bezprzewodowej ZigBee, Thread, Bluetooth 5 a tak偶e autorskie rozwi膮zania. Firma Silicon Labs wyposa偶y艂a uk艂ad w liczne funkcjonalno艣ci, szczeg贸lnie wa偶ne dla aplikacji IoT - interfejs LESENSE (Low-Energy Sensor Interface) i wielokana艂owy interfejs pojemno艣ciowy CSEN (Capacitive Sense Interface).


Rysunek 3. W pe艂ni zintegrowany modu艂 radiowy w uk艂adzie EFR32MG12

Blok RFSENSE pozwala urz膮dzeniu 鈥瀘budzi膰 si臋” po odebraniu sygna艂u RF i demodulowa膰 go autonomicznie (bez wybudzania MCU). Funkcje zaprojektowano w taki spos贸b, aby zmaksymalizowa膰 偶ywotno艣膰 urz膮dze艅 zasilanych bateri膮 lub energi膮 pobran膮 z otoczenia. Mo偶liwe jest nawet u偶ytkowanie EFR32 z energii zbieranej z p臋tli pr膮dowej 4-20mA.


Rysunek 4. Tryby o niskim poborze mocy mog膮 pom贸c w obs艂udze aplikacji IoT zasilanych energi膮 pobran膮 z odnawialnych 藕r贸de艂

Skuteczne zarz膮dzanie jest wa偶ne w procesach zbierania energii, kt贸re obejmuj膮 jej przechowywanie. Mo偶na zastosowa膰 banki energetyczne w postaci kondensator贸w elektrolitycznych, super kondensator贸w lub po prostu ma艂ych akumulator贸w. Ze wzgl臋du na to, 偶e w chwili uruchomienia wyst臋puje du偶y pr膮d rozruchu, konieczne mo偶e okaza膰 si臋 znalezienie sposobu na zahamowanie w艂膮czenia zasilania dla uk艂adu SoC, zanim bank energii nie b臋dzie wystarczaj膮co na艂adowany. Rozwi膮zaniem mo偶e sta膰 si臋 prze艂膮cznik do kontroli zasilania. W tym celu histereza w prze艂膮czniku powinna by膰 tak zaprojektowana, aby zapobiec wyczerpaniu MCU, gdy poziom napi臋cia spadnie poni偶ej poziomu roz艂adowania podczas rozruchu.


Rysunek 5. Koncepcja prze艂膮cznika do kontroli zasilania

Sie膰 WAN o ma艂ej mocy

Obecnie komunikacja bezprzewodowa nie ogranicza si臋 tylko do PAN, mo偶liwe jest wdro偶enie aplikacji IoT przez bezprzewodow膮 sie膰 WAN, zapewniaj膮c komunikacj臋 na znacznie wi臋kszych odleg艂o艣ciach. Istnieje wiele technologii sieci szerokopasmowych o ma艂ej mocy przeznaczonych do zastosowa艅 zasilanych bateri膮, takich jak LoRaWAN, Weightless, Sigfox, a nawet LTE. Je艣li chodzi o zakres, Sigfox jest szczeg贸lnie imponuj膮cy, bo pozwala na osi膮gni臋cie odleg艂o艣ci transmisji do 1000 km. Realizowane jest to za pomoc膮 technologii radiowej wykorzystuj膮cej bardzo w膮skie pasmo, dzia艂aj膮ce w oparciu o autorskie sieci i proste protoko艂y, kt贸re nie wymagaj膮 konieczno艣ci nawi膮zania po艂膮czenia przed transmisj膮. Implementacja sieci WAN o ma艂ej mocy jest r贸偶na od PAN, ale stworzenie po艂膮czenia nie jest trudne. Przyk艂adem mo偶e by膰 wykorzystanie pojedynczego modu艂u radiowego ATA8520D firmy Microchip dla sieci Sigfox.


Rysunek 6. Przyk艂ad wykorzystania uk艂adu ATA8520D firmy Microchip

Niew膮tpliwie rynek urz膮dze艅 IoT zosta艂 ju偶 naznaczony przez technologi臋 bezprzewodow膮. Rozw贸j uk艂ad贸w umo偶liwi艂 wprowadzenie nowych protoko艂贸w transmisji ale najprawdopodobniej nie zostanie zdominowany przez pojedyncze rozwi膮zanie. Ju偶 dzisiaj istnieje potrzeba stosowania uk艂ad贸w, w kt贸rych mo偶liwa jest implementacja wielu protoko艂贸w bezprzewodowych. Z roku na rok koszt wdro偶enia 艂膮czno艣ci bezprzewodowej maleje, podobnie jak z艂o偶ono艣膰 projekt贸w. Rozw贸j w pe艂ni zintegrowanych uk艂ad贸w SoC, zawieraj膮cych wiele protoko艂贸w, uk艂ady wej艣cia tor贸w radiowych, pot臋偶ne MCU i energooszcz臋dne rozwi膮zania, pozwol膮 w przysz艂o艣ci na po艂膮czenie wielu urz膮dze艅 IoT. Wyb贸r w艂a艣ciwego protoko艂u bezprzewodowego dla danej aplikacji mo偶e okaza膰 si臋 jednak trudniejszy. W miar臋 zwi臋kszania si臋 wzajemnych nak艂ad贸w, staje si臋 mniej oczywiste (a by膰 mo偶e mniej wa偶ne), kt贸ry protok贸艂 wybra膰. Wysi艂ki tworzenia urz膮dze艅 wieloprotoko艂owych mog艂yby rozwi膮za膰 ten problem tak szybko, jak si臋 pojawi艂. Jedna rzecz jest jasna. Ilo艣膰 po艂膮cze艅 bezprzewodowych na poziomie PAN i WAN ro艣nie, przynosz膮c wi臋ksz膮 elastyczno艣膰, kontrol臋 i og贸ln膮 funkcjonalno艣膰 wszystkim bran偶om.

Artyku艂 opublikowano dzi臋ki uprzejmo艣ci firmy DigiKey
Wszelkie prawa zastrze偶one 漏 DigiKey
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
January 17 2019 14:20 V11.11.0-2