Как определить технологии LPWAN?
LPWAN — это одинбеспроводная связь WAN, разработанная для обеспечения связи на большие расстояния с меньшим процентом битов. Большинство технологий LPWAN способны обеспечить покрытие сети в несколько километров или даже десятков километров.. Из-за широкого покрытия сети и низкого энергопотребления терминалов., он больше подходит для развертывания крупномасштабных IoT-приложения.
По сравнению с традиционными технологиями Интернета вещей, Технологии LPWAN имеют свои сильные стороны. Технологии LPWAN обеспечивают большие расстояния, в отличие от других технологий беспроводного соединения, таких как Bluetooth., Wi-Fi, Зигби и 802.15.4. Более того, Он имеет более низкое энергопотребление по сравнению с сотовыми технологиями.(например GPRS, 3Г и 4G).
Принципы работы LPWAN
Технология Вайз, который основан на европейском стандарте EN-13757 Wireless M-bus., относится к Сетевая технология LPWAN. Определено Альянсом Wize, Технология Wize относится к одному типу стандарта Интернета вещей., который в основном фокусируется на таких приложениях, как беспроводное измерение, умные города и промышленный Интернет вещей.
Wize работает в 169 Полоса частот МГц, который функционирует как безлицензионный диапазон частот в Европе. Поскольку он использует низкочастотный диапазон с длинными волнами и высокой способностью проникать в здания и барьеры., его потери на пути значительно уменьшены, что приводит к увеличению дальности передачи до двадцати километров. Соглашение Wize представляет собой двустороннее соглашение, позволяющее передавать и получать информацию размером до 246 байт и позволяет удаленно выполнять обновление прошивки на сетевом устройстве.. Из-за передачи коротких сообщений Wize, соответствующие устройства необходимо включить всего на несколько минут. А срок службы батареи может длиться до 20 годы. Более того, Wize владеет функциями сквозного шифрования., обеспечение высочайшего уровня безопасности.
Какие беспроводные технологии включены в LPWAN? (четыре беспроводные технологии)
Основные технические характеристики Wize:
- Диапазон частот варьируется от 169.4 МХ, чтобы 169.475 МГц, со всей полосой пропускания 75 кГц.
- Радиоспектр подразделяется на 6 каналы (пять восходящих каналов, один нисходящий канал), 12.5 кГц на канал.
- Бионаправленная коммуникация 256 байты восходящей линии связи, а также 256 байты нисходящей линии связи.
- Расширяемые отлаженные и демодулированные функции, программное обеспечение, определяющее радио (ГФСК и 4ГФСК).
- Время связи, цикл обслуживания на десять процентов, шесть минут в час.
- Диапазон скорости связи от 2400 до 6400 бит/с..
- Расстояние связи до 50 км или на открытом воздухе, до десяти км и более в помещении, глубина покрытия внутреннего диапазона от 2,5 км до других.
- Шифрование безопасности, AES128.
- Более низкая ежедневная способность общения (пять-десять раз), чрезвычайно низкое энергопотребление, а небольшие литиевые батареи способны обеспечивать питание устройств дистанционного считывания показаний счетчиков в течение пятнадцати-двадцати лет..
- Механизм соглашения позволяет планировать и выполнять обновления прошивки оборудования с помощью радиовещания..
Принадлежит ли технология LoRa LPWAN??
Лора, которая остается одной из технологий сетевой связи LPWAN., относится к уникальному формату модуляции, генерируемому радиочастотной частью Semtech на основе технологии расширения спектра для беспроводной передачи ULR., который используется и совершенствуется компанией Semtech.
Основные чипы секции радиочастот LoRa включают SX1276 и SX1278.. Интеграция чипов отличается небольшим масштабом и высокой эффективностью, что обеспечивает высокую чувствительность беспроводного модуля LoRa..
Чип шлюза оснащен SX1301., который более интегрирован и имеет больше проходов, а шлюз LoRa в сочетании с SX1301 в качестве ключа способен создать сложную многоузловую самоорганизующуюся сеть IoT с множеством модулей LoRa..
Принадлежит ли технология NB-IoT LPWAN??
Технология NB-IoT функционирует как LPWA (Глобальная сеть малой мощности) решение со следующими преимуществами:
Массивные связи: В том же комплексе, NB-IoT может обеспечить в 50–100 раз больше доступа, чем существующие беспроводные технологии., что зависит от 100,000 связи.
Сверхнизкое энергопотребление: Устройства NB-IoT потребляют мало энергии и могут гарантировать срок службы батареи более пяти лет..
Глубокий охват: NB-IoT увеличивает выигрыш на 20 дБ по сравнению с LTE и увеличивает пропускную способность 100 раз, обеспечение глубокого покрытия сред, до которых трудно добраться с помощью традиционных беспроводных сигналов.
Безопасность и надежность: Он поддерживает двустороннюю аутентификацию и строгое шифрование воздушных портов для обеспечения надежного доступа операторского уровня..
Принадлежит ли технология LTE-M к LPWAN?
LTE-М, что означает категорию связи типа машины долгосрочной эволюции M1, или LTE MTC Cat M1, а также LTE-M, — это стандарт технологии LPWAN, анонсированный 3GPP в выпуске. 13 спецификации. LTE-M — это технология LPWAN, обеспечивающая поддержку Интернета вещей за счет уменьшения сложности устройств и предложения расширенного покрытия, а также возможности повторного использования инфраструктуры установки LTE.. Срок службы батареи составляет более десяти лет, а цены на модемы снижены до 20 к 25% существующего модема EGPRS.
Принадлежит ли технология Sigfox к LPWAN??
Сигфокс является сверхузкополосным (УНБ) технологии. Особенности скачкообразной перестройки частоты, Повторение кадров и возможность подключения нескольких базовых станций делают его очень устойчивым к помехам. Sigfox использует схему радиодоступа, которая позволяет осуществлять связь в любых промышленных, научный, и медицинский (ИСМ) радиодиапазон. Например, Европейский регион использует широкий 192 спектр кГц на 868 МГц для развертывания и обеспечивает 100 Полоса пропускания канала в Гц для восходящей линии связи. Для реализации чрезвычайно низкого энергопотребления, связь с устройством возможна только в течение некоторых коротких периодов времени, например, когда устройство включает приемник после отправки сообщения..
Принадлежит ли технология WIFI LPWAN??
Wi-Fi, также называется Wireless Fidelity, это технология беспроводной передачи данных. Это технология, которая позволяет терминалу, такому как ПК и портативному оборудованию, (например, КПК и сотовые телефоны) быть связаны друг с другом беспроводным способом.
Wi-Fi — это разновидность технологии беспроводной сетевой связи, управляемой Wi-Fi Альянс по улучшению взаимосвязи между объектами беспроводной сети на основе IEEE 802.11 стандартный.
В контексте беспроводных локальных сетей, это означает «сертификация беспроводной совместимости»., что, по сути, является коммерческой сертификацией и технологией беспроводных сетей..
Сильные стороны & недостатки LPWAN Технологии
Некоторые основные преимущества технологии LPWAN:
Большой радиус действия, широкий охват до десятков километров.
Низкое энергопотребление, срок службы батареи может длиться до десяти лет.
Низкая скорость передачи данных, небольшое потребление полосы пропускания, низкая емкость данных и низкая частота связи
Задержка передачи не чувствительна, и требования к передаче данных в реальном времени не высоки
Бюджетный, низкая стоимость развертывания из-за масштабных требований
Шлюз или базовая станция, большая зона покрытия, небольшое количество, необходимое для строительства сетевой инфраструктуры
Поскольку большинство технологий работают в диапазонах субгигагерца., проникновение сетевого сигнала сильное
Проблемы LPWAN
Слишком закрытая архитектура традиционной глобальной сети затрудняет достижение межоблачного соединения..
В последующие годы, помутнение – тенденция развития. Большинство предприятий развернут свой бизнес в облаке.. Для доступа к облачным приложениям, корпоративная глобальная сеть должна соединяться с публичным облаком, частное облако и облако SaaS, а закрытая традиционная архитектура WAN вряд ли может удовлетворить требования межсетевого взаимодействия нескольких облаков.. Более того, миграция корпоративного бизнеса в облако неизбежно приведет к тому, что корпоративная глобальная сеть будет переносить все больше и больше трафика приложений, связанных с облаком., и традиционные сети WAN вряд ли смогут выдержать резкий рост WAN-трафика..
Все более гибкие сети затрудняют достижение диверсифицированных взаимосвязей.
Глобализация делает филиалы предприятий все более и более широко распределенными., и в разных филиалах разные требования к сетям. Например, некоторым нужны многоуровневые сети, некоторым нужны плоские сети, некоторым нужны сети филиалов с несколькими восходящими каналами(больше, чем 5), а некоторым нужны сети с несколькими концентраторами (больше, чем 4). Столкнувшись с такой сложной сетью, традиционным сетям WAN трудно достичь гибкости и удовлетворить потребности диверсифицированных взаимосвязей предприятий..
Резко возросшее количество приложений затрудняет гарантию качества приложений.
Во времена облаков и цифровизации, процветает большое количество новых корпоративных предприятий, тесно интегрированных с облачными вычислениями., а количество и типы корпоративных приложений стремительно растут., например, голос, видео, передача файла, электронная почта, и SaaS-приложения, так далее. Разные приложения предъявляют разные требования к качеству связи.. Традиционные корпоративные частные линии не могут дифференцировать услуги. Более того, недавно добавленная сеть Интернет не способна обеспечить качество услуг. Поэтому, при внезапной перегрузке трафика или ухудшении качества связи., работа критически важных служб не может быть гарантирована.
Сложная эксплуатация и обслуживание сети позволяют легко генерировать ошибки при выполнении настройки вручную.
По традиционной модели, для включения услуги сетевым инженерам необходимо посетить сайт для ручной настройки. Эксплуатация и обслуживание сети, а также поиск неисправностей также требуют присутствия определенного персонала на месте.. Поэтому, эффективность предоставления услуг, эксплуатации и обслуживания сети низкая, а затраты высоки.. В волне цифровизации и глобализации, филиалы корпоративных WAN-сетей более широко распространены, более многочисленный, и предоставляемые услуги являются более сложными, и эксплуатация и обслуживание более сложны. Традиционные методы ручной настройки, эксплуатации и обслуживания вряд ли могут удовлетворить потребности быстрого развития бизнеса..
Для чего используется LPWAN?
Технология LPWAN может применяться в различных отраслях промышленности., такие как Смарт Индастриз, Умные утилиты, Умные города, Умные Здания, так далее.
Умная индустрия – включая отслеживание активов, автоматизация процессов активов, дискретная автоматизация, мониторинг окружающей среды, промышленное освещение, коммерческая безопасность, мониторинг инфраструктуры, управление водными ресурсами и различные другие приложения, и более.
Умные коммунальные услуги – включая интеллектуальное управление водными ресурсами, электричество и газ, самая важная часть — умный учет.
Умный город – включает приложения, связанные с управлением муниципальными ресурсами и услугами. Чехлы для уличного освещения, контроль отходов, управление парковкой, обнаружение окружающей среды, мониторинг трафика, управление чрезвычайными ситуациями и контроль общественного транспорта.
Умное Здание – Умные здания подразумевают автоматизацию зданий., включая приложения, связанные с высоким или переменным током (обогрев, вентиляция, кондиционер), контроль энергии, безопасность, осветительные приборы, и автоматизация помещений.
В настоящее время, Приложения LPWAN в основном работают от батарей.. Из-за низкой частоты связи и небольшого объема данных, аккумулятор вообще может работать несколько лет или даже десяти лет. Более того, он может питаться за счет сбора энергии, включая солнечную энергию. Технология LPWAN предлагает новый вариант развертывания приложений масштаба Интернета вещей., что, несомненно, приведет к значительному развитию приложений Интернета вещей..
Решения для LPWAN Technologies
Изменение продукта – с точки зрения продукта, Продукты, связанные с LPWAN, больше не являются отдельным продуктом, а скорее систематическим продуктом.. Он включает в себя сенсорные терминалы, шлюзы (или базовые станции), сетевые серверы, и сервисное программное обеспечение приложений.
Изменение услуги. Изменение продукта расширяет объем и форму обслуживания..
Изменения в операторах связи. Появились сотовые и несотовые технологии LPWAN.. Сотовые технологии, такие как NB-IoT и LTE-M, больше не определяют узкополосный IoT с точки зрения платы за трафик для операторов, а скорее по количеству подключений. Например, тарифный пакет NB-loT, введенный Телекомом, основан на «количестве подключений», использование модели пакета, который определяет определенное количество соединений внутри пакета, и оплачивается отдельно за количество подключений сверх пакета. Открытая стандартная несотовая технология LoRa дала нескольким компаниям больше свободы для развития, и появились операторы, основанные на сетевых услугах LoRa..
Ценность данных: технология LPWAN обеспечивает широкомасштабное соединение вещей., и данные передаются на облачные серверы, который предлагает правительствам и предприятиям новые методы управления, основанные на анализе и управлении данными..
Для чего используется LPWAN?
Применение NB-IoT в животноводстве
Животноводство в основном подразделяется на разведение в неволе и животноводство., при этом северная и западная части границ Китая являются основными местами выпаса скота..
К преимуществам животноводства относятся высокое качество мяса скота и снижение затрат на корма., но приводящие к множеству неудобств в ведении животноводства.
Искусственный выпас остается самым примитивным и беспощадным.. Однако, есть несколько недостатков:
- 1. Искусственный выпас требует, чтобы человек выпасал, это пустая трата рабочей силы
- 2. Искусственный выпас содержит риски для безопасности, и есть риск пораниться дикими животными
- 3. Искусственное зарыбление не поддается системному управлению.
Эту проблему можно решить, используя GPS плюс GPRS. система определения местоположения скота. Однако, индивидуальный размер стада крупного рогатого скота и овец огромен, пропускная способность базовой станции GPRS-связи будет недостаточной, и срок службы батареи будет проблематичным. Более того, фермы относительно отдалены, и уровень покрытия сигнала будет проблематичным.
The Применение NB-IoT в дистанционное считывание показаний счетчика
Счетчики воды и газа тесно связаны с нашей повседневной жизнью и имеются в каждой семье..
Самый примитивный подход – вручную считать статистику счетчика дома.. В условиях быстрого роста общества, ручное снятие показаний счетчиков породило множество недостатков.
- 1. Низкая эффективность
- 2. Высокая стоимость рабочей силы
- 3. Запись данных, подверженная ошибкам
- 4. Хозяева настороженно относятся к посторонним и не могут войти в дверь
- 5. Трудно поддерживать и управлять, так далее.
Появилось дистанционное считывание показаний счетчиков по GPRS. Он может решить множество проблем ручного считывания показаний счетчиков., и более развит, эффективнее и безопаснее, чем технология ручного считывания показаний счетчиков.
The Применение NB-IoT в мониторинге крышек люков
Город находится в стадии быстрого строительства, и подземные работы, проводимые муниципальной общественной инфраструктурой, растут, поэтому увеличение количества крышек люков неизбежно..
Крышка люка играет важную роль. Например, если мы не сможем вовремя получить информацию о состоянии крышки люка, это потенциально может привести к большим потерям жизни и имущества людей..
В настоящий момент, большинство городов отслеживаются и проверяются вручную. Однако, из-за огромного количества крышек люков, и низкая эффективность ручного контроля, зачастую невозможно своевременно и точно получить информацию о состоянии крышек люков, что приводит ко всем видам угроз безопасности.
Благодаря популярности умный дом промышленность за последние несколько лет, коэффициент использования умного замка в повседневной жизни также увеличивается.
В настоящий момент, интеллектуальный замок использует немеханический ключ в качестве технологии идентификации пользователя.
Основные технологии — бесконтактные карты., идентификация по отпечатку пальца, идентификация пароля, распознавание лиц и так далее, что существенно повышает безопасность контроля доступа.
Но предпосылкой вышеуказанной безопасности является состояние силы.. Если в интеллектуальном замке произошел сбой питания, тогда смарт-замком практически невозможно пользоваться.
В целях повышения безопасности, умный замок должен иметь встроенную батарею для сбора основных данных, а затем передать данные на серверы. Если собраны аномальные данные, он автоматически выдает предупреждение пользователям.
Как сложно разобрать после установки умного замка, срок службы батареи умного замка должен быть достаточно продолжительным.
Поскольку расположение двери находится в закрытом здании, тогда требуется более сильное покрытие сигнала для обеспечения передачи данных по сети в реальном времени..
Количество интеллектуальных домашних терминалов велико, и необходимо обеспечить достаточное количество подключений..
Самое главное, что после добавления вышеперечисленных черт, он также может гарантировать, что стоимость устройства находится под контролем в подходящем диапазоне..
История маломощной глобальной сети
Европейская система радиосообщений — это общий европейский стандарт радиопейджинга, изобретенный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов в 1990, который воспользовался 169 Радиочастотный диапазон МГц. Встреча европейских почтовых и телекоммуникационных властей и Комитета по электронным коммуникациям (ЕСС) пришло решение распределить частоты на другие новые сцены, охватывающие удаленный считыватель счетчиков в 2005. Радиоспектр ISM 169 МГц в Европе доступен для использования бесплатно в соответствии с лицензией., который можно использовать в качестве бесплатного лицензионного диапазона для оборудования на коротких расстояниях..
- В 2005, было введено соглашение WM-Bus (также называется EN13757-4 и 433 МГц и 868 МГц).
- Суэц изобрел инфраструктуру AMI для умного счетчика воды на основе 169 Частота МГц и началось его внедрение в Европе..
- В 2008, Suez представила первый беспроводной модуль дистанционного учета воды, работающий на 169 МГц.
- В 2012, GRDF принял решение выбрать 169 Полоса частот МГц для своей программы и добилась значительных результатов..
- В 2013, первая версия AFNOR (Французская ассоциация по стандартизации) Представлено Руководство по применению газа.
- С 2014 по 2015, Высокопроизводительный многоканальный модем 169 МГц на базе SDR (Программно-конфигурируемое радио).
- Инфраструктура телекоммуникационного уровня, счетчики воды и газа
- В 2017, Альянс Wize представил Соглашение Wize 1.0.
- Представлено AFNOR «Руководство по применению учета воды и газа».
- Создана сеть Wize Alliance Link – CEN TC294.
- В 2018, Был введен EN13757/2018..
- В 2019, Альянс Wize представил Соглашение Wize 1.1.
- Счетчики газа и воды Wize в основном были развернуты в Европе., около десяти миллионов на данный момент.
