Cómo definir las tecnologías LPWAN?
LPWAN es unotelecomunicaciones inalámbricas WAN desarrollada para permitir comunicaciones de largo alcance con un porcentaje de bits más bajo. La mayoría de las tecnologías LPWAN son capaces de alcanzar una cobertura de red de varios kilómetros o incluso decenas de kilómetros.. Por su amplia cobertura de red y bajo consumo de energía de los terminales., Es más apropiado para el despliegue de proyectos a gran escala. Aplicaciones de la IO.
En comparación con las tecnologías tradicionales de Internet de las cosas, Las tecnologías LPWAN poseen fortalezas distintivas. Las tecnologías LPWAN poseen distancias más largas a diferencia de otras tecnologías de conexión inalámbrica como Bluetooth., Wifi, Zigbee y 802.15.4. Y lo que es más, Posee una conexión de menor consumo de energía en comparación con las tecnologías celulares.(como GPRS, 3G y 4G).
Los principios de funcionamiento de LPWAN
La tecnología Wize, que se origina en la norma europea EN-13757 Wireless M-bus, se refiere a Tecnología de red LPWAN. Definido por la Alianza Wize, La tecnología Wize se refiere a un tipo de estándar de Internet de las cosas, que se centra principalmente en aplicaciones como medición inalámbrica, ciudades inteligentes e IoT industrial.
El Wize está operando en el 169 Banda de frecuencia MHz, que funciona como banda de frecuencia sin licencia en Europa. Ya que utiliza una banda de baja frecuencia con longitudes de onda largas y una fuerte capacidad de penetración de edificios y barreras., su pérdida de trayectoria disminuye considerablemente, lo que lleva a un mayor alcance de transmisión de hasta veinte kilómetros. El acuerdo Wize es un acuerdo bidireccional que permite transferir y recibir información de hasta 246 bytes y permite que la actualización del firmware se realice de forma remota en el dispositivo en red. Debido a su transmisión de mensajes cortos del Wize, los dispositivos relevantes deben estar encendidos solo durante unos minutos. Y la duración de la batería puede durar hasta 20 años. Y lo que es más, Wize posee las funciones de cifrado de extremo a extremo, garantizando el más alto nivel de seguridad.
¿Cuáles son las tecnologías inalámbricas incluidas en LPWAN?? (cuatro tecnologías inalámbricas)
Las principales características técnicas del Wize.:
- El rango de banda de frecuencia varía desde 169.4 MH a 169.475 megahercio, con un ancho de banda completo de 75 kilociclos.
- El espectro radioeléctrico se clasifica en 6 canales (cinco enlaces ascendentes, un enlace descendente), 12.5 kHz por canal.
- Comunicación biodireccional de 256 bytes de enlace ascendente así como 256 bytes de enlace descendente.
- Funciones extensibles depuradas y demoduladas, el software que define la radio (GFSK y 4GFSK).
- tiempo de comunicación, ciclo de servicio por diez por ciento, seis minutos por hora.
- La velocidad de comunicación varía de 2400 bps a 6400 bps.
- La distancia de comunicación es de hasta 50 km o al aire libre., hasta diez km o más en interiores, La cobertura de profundidad del rango interior de 2,5 km a otros.
- Cifrado de seguridad, AES128.
- Menor capacidad de comunicación diaria (cinco a diez veces), consumo de energía extremadamente bajo, y las pequeñas baterías de litio son capaces de alimentar dispositivos de lectura remota de contadores durante quince o veinte años..
- Un mecanismo de acuerdo permite programar y ejecutar las actualizaciones del firmware del equipo con una emisora de radio..
¿La tecnología LoRa pertenece a LPWAN??
lora, que sigue siendo una de las tecnologías de comunicación en red LPWAN, se refiere a un formato de modulación único generado por la parte de RF de Semtech basado en tecnología de espectro ensanchado para transmisión inalámbrica ULR, que es utilizado y mejorado por Semtech.
Los chips principales de la sección de radiofrecuencia LoRa incluyen el SX1276 y el SX1278.. La integración de chips es de pequeña escala y altamente eficiente para brindar una alta sensibilidad receptiva al módulo inalámbrico LoRa..
El chip de puerta de enlace está equipado con SX1301, que está más integrado y tiene más pasillos, y la puerta de enlace LoRa combinada con SX1301 como clave es capaz de crear una complicada red autoorganizada de IoT de múltiples nodos con muchos módulos LoRa..
¿La tecnología NB-IoT pertenece a LPWAN??
Tecnología NB-IoT funciona como LPWA (Red de área amplia de baja potencia) solución con los siguientes beneficios:
Conexiones masivas: En el mismo complejo, NB-IoT puede proporcionar entre 50 y 100 veces más acceso que las tecnologías inalámbricas existentes, que es hasta 100,000 conexiones.
Consumo de energía ultrabajo: Los dispositivos NB-IoT consumen poca energía y pueden garantizar una duración de batería de más de cinco años.
Cobertura profunda: NB-IoT mejora la ganancia de 20 dB sobre LTE y mejora la capacidad de cobertura en 100 veces, permitiendo una cobertura profunda de entornos a los que es difícil llegar con señales inalámbricas tradicionales.
Seguridad y confiabilidad: Admite autenticación bidireccional y cifrado estricto de puertos aéreos para lograr un acceso confiable de nivel de operador..
¿La tecnología LTE-M pertenece a LPWAN??
LTE-M, lo que significa Evolución a Largo Plazo Tipo de Máquina Categoría de Comunicaciones M1, o LTE MTC Cat M1 así como LTE-M, es un estándar de tecnología LPWAN anunciado por el 3GPP en su versión 13 de la especificación. LTE-M es una tecnología LPWAN para brindar soporte para IoT al disminuir la complejidad del dispositivo y ofrecer un rango cubierto extendido al tiempo que permite la reutilización de la infraestructura de instalación de LTE.. Duración de la batería de hasta más de diez años y los precios de los módems bajaron a 20 a 25% del módem EGPRS existente.
¿La tecnología Sigfox pertenece a LPWAN??
sigfox es una banda ultraestrecha (UNB) tecnología. Las características del salto de frecuencia., La repetición de cuadros y la conectividad de múltiples estaciones base lo hacen altamente resistente a las interferencias. Sigfox utiliza un esquema de acceso radio que permite la comunicación en cualquier industria industrial., científico, y médico (ISMO) banda de radio. Por ejemplo, la región europea utiliza una amplia 192 espectro de kHz en 868 MHz para el despliegue y garantiza 100 Ancho de banda del canal Hz para comunicaciones de enlace ascendente. Para lograr un consumo de energía extremadamente bajo, La comunicación con el dispositivo solo es posible durante algunos períodos cortos de tiempo, como cuando el dispositivo enciende su receptor después de enviar un mensaje..
¿La tecnología WIFI pertenece a LPWAN??
Wifi, también conocido como fidelidad inalámbrica, es una tecnología de fidelidad inalámbrica. Es una tecnología que permite que un terminal como una PC y un equipo portátil (p.ej., PDA y teléfonos móviles) estar interconectados entre sí de forma inalámbrica.
Wi-Fi se refiere a una marca de una técnica de comunicación de red inalámbrica administrada por el Wifi Alianza para mejorar la interconectividad entre los elementos conectados en red inalámbrica sobre la base del IEEE 802.11 estándar.
En el contexto de las LAN inalámbricas, significa "certificación de compatibilidad inalámbrica", que es fundamentalmente una certificación comercial y una tecnología para redes inalámbricas..
Las fortalezas & desventajas de LPWAN Tecnologías
Algunas fortalezas principales de la tecnología LPWAN:
De largo alcance, Amplia cobertura de hasta decenas de kilómetros..
Menor consumo de energía, la duración de la batería puede durar hasta diez años.
Baja velocidad de datos, pequeño consumo de ancho de banda, Baja capacidad de datos y baja frecuencia de comunicación.
El retraso de transmisión no es sensible, y el requisito de transmisión de datos en tiempo real no es alto
Bajo costo, Bajo costo de implementación debido a requisitos a gran escala.
Puerta de enlace o estación base, gran área de cobertura, el bajo número requerido para la construcción de infraestructura de red
Como la mayoría de las tecnologías funcionan en bandas Sub-GHz, la penetración de la señal de la red es fuerte
Los desafíos de LPWAN
La arquitectura demasiado cerrada de la red de área amplia tradicional dificulta la interconexión de múltiples nubes..
En los próximos años, La nubosidad es la tendencia de desarrollo.. La mayoría de las empresas implementarán sus negocios en la nube. Para acceder a aplicaciones en la nube, La WAN empresarial debe interconectarse con la nube pública, nube privada y nube SaaS, y la arquitectura WAN tradicional cerrada difícilmente puede satisfacer los requisitos de interconexión de múltiples nubes. Además, La migración de los negocios empresariales a la nube inevitablemente hará que la WAN empresarial transporte cada vez más tráfico de aplicaciones relacionadas con la nube., y las redes WAN tradicionales difícilmente pueden soportar el aumento del tráfico WAN.
La creación de redes cada vez más flexibles dificulta la consecución de interconexiones diversificadas
La globalización hace que las sucursales de las empresas estén cada vez más distribuidas, y diferentes ramas tienen diferentes requisitos para las redes. Por ejemplo, algunos necesitan redes multicapa, algunos necesitan redes planas, algunos necesitan redes de sucursales con múltiples enlaces ascendentes(más que 5), y algunos necesitan redes con múltiples HUB (más que 4). Frente a una red tan complicada, Es difícil para las redes WAN tradicionales lograr redes flexibles y satisfacer la demanda de interconexión diversificada de empresas..
El número dramáticamente aumentado de aplicaciones hace que sea difícil garantizar la experiencia de la aplicación.
En la era de la nube y la digitalización, Están floreciendo un gran número de empresas emergentes estrechamente integradas con la computación en la nube., y la cantidad y los tipos de aplicaciones empresariales están aumentando, como la voz, video, transferencia de archivos, correo electrónico, y aplicaciones SaaS, etc.. Diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos en cuanto a la calidad del enlace.. Las líneas privadas empresariales tradicionales no pueden diferenciar los servicios. Y lo que es más, la red de Internet recién agregada no es capaz de garantizar la calidad de los servicios. Por lo tanto, cuando hay una congestión repentina del tráfico o un deterioro de la calidad del enlace, La experiencia de los servicios críticos no se puede garantizar..
La operación y el mantenimiento difíciles de la red facilitan la generación de errores cuando la configuración se completa manualmente
Bajo el modelo tradicional, La activación del servicio requiere que los ingenieros de redes vayan al sitio para realizar la configuración manual.. La operación y mantenimiento de la red, así como la localización de fallas, también requieren que cierto personal opere en el sitio.. Por lo tanto, La eficiencia de la activación del servicio y la operación y mantenimiento de la red es baja y tiene un alto costo.. En la marea de la digitalización y la globalización, las ramas de las redes WAN empresariales están más ampliamente distribuidas, más numerosos, y los servicios prestados son más complejos, y la operación y mantenimiento son más difíciles. Los métodos tradicionales de configuración manual y operación y mantenimiento difícilmente pueden satisfacer las necesidades del rápido desarrollo empresarial..
¿Para qué se utiliza LPWAN??
La tecnología LPWAN se puede aplicar a diversas industrias, como industrias inteligentes, Utilidades inteligentes, Ciudades inteligentes, Edificios inteligentes, etc..
Industria inteligente: incluido el seguimiento de activos, automatización de procesos de activos, automatización discreta, monitoreo ambiental, iluminación industrial, seguridad comercial, monitoreo de infraestructura, Gestión del agua y varias otras aplicaciones., y más.
Servicios públicos inteligentes, incluida la gestión inteligente del agua, electricidad y gas, la parte más importante es la medición inteligente.
Ciudad inteligente – incluye aplicaciones relacionadas con la gestión de recursos y servicios municipales. Los casos cubren el alumbrado público., control de residuos, gestión de estacionamiento, detección ambiental, monitoreo de tráfico, gestión de emergencias y control del transporte público.
Edificio inteligente – Los edificios inteligentes implican la automatización de edificios, incluidas aplicaciones relacionadas con HV o AC (calefacción, ventilación, aire acondicionado), control de energía, seguridad, Encendiendo, y automatización de habitaciones.
Actualmente, Las aplicaciones LPWAN son en su mayoría aplicaciones alimentadas por baterías.. Debido a su baja frecuencia de comunicación y pequeño volumen de datos, la batería generalmente puede funcionar durante varios años o incluso diez años. Y lo que es más, Puede funcionar mediante recolección de energía, incluida la energía solar.. La tecnología LPWAN ofrece una nueva opción para la implementación de aplicaciones a escala de IoT, lo que seguramente traerá un gran avance a las aplicaciones de IoT.
Las soluciones para las tecnologías LPWAN
Cambio de producto: desde la perspectiva del producto, Los productos relacionados con LPWAN ya no son un producto único sino un producto sistemático. Incluye terminales de detección., puertas de enlace (o estaciones base), servidores de red, y software de servicio de aplicaciones.
Cambio de servicio – El cambio de producto amplía el alcance y forma del servicio..
Cambios en los operadores: han surgido tecnologías LPWAN basadas en celulares y no celulares. Tecnologías celulares, como NB-IoT y LTE-M, Ya no se define la IoT de banda estrecha en términos de tarifas de tráfico para los operadores., sino más bien en términos del número de conexiones. Por ejemplo, el paquete de tarifas NB-loT introducido por Telecom se basa en el “número de conexiones”, usando un modelo de paquete, que especifica un cierto número de conexiones dentro del paquete, y cobra por separado por la cantidad de conexiones más allá del paquete. La tecnología no celular LoRa de estándar abierto ha dado a varias empresas más libertad para desarrollarse y han surgido operadores basados en servicios de red LoRa..
El valor de los datos: la tecnología LPWAN permite la conectividad de cosas a gran escala, y los datos se transmiten a servidores en la nube, que aporta nuevos métodos de gestión a gobiernos y empresas basados en el análisis y la gestión de datos.
¿Para qué se utiliza LPWAN??
Aplicación de NB-IoT en la ganadería
La industria ganadera se clasifica principalmente en cría en cautividad y ganadería., siendo las fronteras de la parte norte y oeste de China los principales lugares de pastoreo.
Los beneficios de la ganadería incluyen la alta calidad de la carne del ganado y menores costos de alimentación., pero genera muchos inconvenientes en el manejo del ganado..
El pastoreo artificial sigue siendo el más primitivo y sencillo.. Sin embargo, hay varias deficiencias:
- 1. El pastoreo artificial requiere que una persona pastoree, lo cual es un desperdicio de mano de obra
- 2. El pastoreo artificial entraña riesgos para la seguridad, y existe riesgo de ser herido por animales salvajes
- 3. La media artificial no es capaz de un manejo sistémico
Este problema se puede solucionar utilizando GPS más GPRS. sistema de localización de ganado. Sin embargo, el tamaño individual del rebaño de ganado vacuno y ovino es enorme, la capacidad de la estación base de comunicación GPRS será insuficiente, y la duración de la batería será problemática. Además, las granjas están relativamente remotas, y la intensidad de la cobertura de la señal será problemática.
El Aplicación de NB-IoT en lectura remota del medidor
Los contadores de agua y gas están muy asociados a nuestra vida diaria y se aplican a cada familia..
El enfoque más primitivo es leer manualmente las estadísticas del medidor en casa.. Con el rápido crecimiento de la sociedad., La lectura manual de contadores ha dado lugar a una serie de deficiencias..
- 1. Baja eficiencia
- 2. Alto costo laboral
- 3. Registro de datos propenso a errores
- 4. Los propietarios desconfían de los extraños y no pueden entrar por la puerta.
- 5. Difícil de mantener y gestionar., etc..
Surge la lectura remota de contadores GPRS. Puede hacer frente a muchos problemas de lectura manual de contadores., y está más desarrollado, eficiente y segura que la tecnología de lectura manual de medidores.
El Aplicación de NB-IoT en la monitorización de tapas de registro
La ciudad vive una rápida construcción y las obras subterráneas realizadas por las infraestructuras públicas municipales van en aumento, por lo que el aumento de las tapas de alcantarilla es inevitable..
La tapa de registro juega un papel importante.. Por ejemplo, si no podemos obtener la información sobre el estado de la tapa de alcantarilla a tiempo, Potencialmente causará grandes pérdidas de vidas y propiedades..
Actualmente, la mayoría de las ciudades son monitoreadas e inspeccionadas mediante control manual. Sin embargo, debido a la gran cantidad de tapas de alcantarilla, y la baja eficiencia de la inspección manual, A menudo es imposible obtener información sobre el estado de las tapas de alcantarilla a tiempo y con precisión., lo que conduce a todo tipo de peligros para la seguridad.
Con la popularidad del casa inteligente industria en los últimos años, la tasa de utilización de la cerradura inteligente en la vida diaria también está aumentando.
Actualmente, La cerradura inteligente utiliza una llave no mecánica como tecnología de identificación del usuario..
Las tecnologías convencionales son tarjetas de proximidad, identificación de huellas dactilares, identificación de contraseña, reconocimiento facial y así sucesivamente, lo que mejora sustancialmente la seguridad del control de acceso.
Pero la condición previa de la seguridad mencionada es el estado de poder. Si una cerradura inteligente se encuentra en una situación de corte de energía, entonces la cerradura inteligente prácticamente no se puede utilizar.
Para mejorar la seguridad, La cerradura inteligente debe tener una batería incorporada para recopilar datos básicos., y luego transferir los datos a los servidores si se recopilan datos anormales, emite automáticamente una advertencia a los usuarios.
Como es difícil de desmontar después de instalar una cerradura inteligente, Se requiere que la duración de la batería de una cerradura inteligente sea lo suficientemente larga..
Dado que la ubicación de la puerta está en un edificio cerrado., entonces se requiere una cobertura de señal más fuerte para garantizar la transmisión de datos de la red en tiempo real.
El número de terminales domésticos inteligentes es grande y es necesario garantizar una cantidad suficiente de conexiones..
Lo más importante es que después de agregar los rasgos anteriores, También puede garantizar que el costo del dispositivo esté bajo control dentro de un rango adecuado..
La historia de la red de área amplia de bajo consumo
El sistema europeo de mensajería por radio se refiere a un estándar europeo común de búsqueda por radio inventado por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones en 1990, que hizo uso de la 169 Banda de RF de MHz. La Reunión de Autoridades Europeas de Correos y Telecomunicaciones y el Comité de Comunicaciones Electrónicas (ECC) tomó la decisión de distribuir las frecuencias a otras escenas nuevas que cubrían el lector de medición remota en 2005. El espectro radioeléctrico del ISM 169 MHz en Europa está disponible para su uso y de forma gratuita en términos de licencia, que se puede utilizar como banda de licencia gratuita para equipos de distancias más cortas.
- En 2005, Se introdujo el acuerdo WM-Bus. (también denominado también EN13757-4 y 433 MHz y 868 megahercio).
- Suez inventó una infraestructura AMI para un contador de agua inteligente basándose en el 169 Frecuencia MHz y comenzó su despliegue en Europa..
- En 2008, Suez presentó el primer módulo inalámbrico para la medición remota de agua que funciona en 169 megahercio.
- En 2012, A GRDF se le ocurrió la decisión de elegir el 169 banda de frecuencia MHz para su programa y logró resultados significativos.
- En 2013, la primera versión de la AFNOR (Asociación Francesa de Normalización) Se introdujo una guía para la aplicación de gas..
- Desde 2014 hasta 2015, Módem multicanal de alto rendimiento de 169MHz basado en SDR (Radio definida por software).
- Infraestructura a nivel de telecomunicaciones, contadores de agua y gas
- En 2017, la Alianza Wize presentó el Acuerdo Wize 1.0.
- Se presentó la Guía de Aplicación de Medición de Agua y Gas AFNOR.
- Se estableció el Vínculo de la Alianza Wize – CEN TC294
- En 2018, Se introdujo EN13757/2018.
- En 2019, la Alianza Wize presentó el Acuerdo Wize 1.1.
- Los contadores de gas y agua de Wize se utilizan en gran medida en Europa, con alrededor de diez millones hasta ahora.
