Når du har et bredt netværk med masser af enheder, der skal kommunikere, er et lavt strømforsyningsnetværk, hvad du har brug for.

Internettet fortsætter med at vokse, og Internet of Things (IoT) er et område, der fortsætter med at vokse i et tempo. Low-Powered Wide Area Networks (LPWAN'er) driver meget af denne vækst, en type lavstrømsforbindelse til et wide area-netværk, der er nyttig til IoT-implementering og -brug.

Så lad os se nærmere på LPWAN'er, de forskellige typer LPWAN'er og nogle eksempler fra den virkelige verden på, hvordan de bruges.

Hvad er IoT?

For at forstå LPWAN'er skal du forstå hvad IoT er. Vi behøver ikke at dække dette i stor dybde, men lidt viden vil række langt, når det hjælper med at forstå LPWAN'er.

Udtrykket IoT refererer til fysiske enheder, der er forbundet med hinanden. Disse enheder omfatter alt fra smarte termostater i dit hjem til smarte gadelygter i en by.

Nogle almindelige IoT-aktiverede enheder omfatter:

  • Smart home-enheder: Termostater, belysning, sikkerhedskameraer
    • instagram viewer
  • Industriel: Sensorer i produktionsudstyr, lagerstyringssensorer
  • Smart by: Gadebelysning og trafiklys, offentlig transport
  • Landbrug: jordsensorer, smart kunstvanding, husdyrkontrol

Dette er blot nogle få måder, hvorpå IoT bliver brugt. Men for at IoT-systemer skal fungere, skal de være forbundet, og LPWAN'er spiller ofte denne rolle.

Hvad er en LPWAN?

Et LPWAN er et trådløst kommunikationsnetværk, der kan levere datatransmissioner med lav båndbredde og lav effekt over et stort område. På grund af det område, en LPWAN kan dække, er den perfekt til at hjælpe IoT-netværk med at kommunikere.

En LPWAN har ikke en bestemt fast områdestørrelse, den kan dække. Dækningen afhænger af flere faktorer, herunder transmissionsteknologien, antallet af tilsluttede IoT-enheder, de tilgængelige datahastigheder og meget mere. Desuden påvirker andre faktorer LPWAN-dækning og transmission, såsom miljømæssige hindringer.

Hvordan virker LPWAN'er?

LPWAN'ernes laveffektegenskaber er nøglen til deres funktionalitet. IoT-enheder er ofte batteridrevne enheder med lavt energiforbrug. Derudover transmitterer de fleste IoT-enheder små mængder data ved lave bithastigheder. Dette gør LPWAN'er ideelle til at forbinde disse enheder over lange afstande med et minimum af strøm.

LPWAN'er bruger for det meste ulicenserede radiofrekvenser. Dette negerer behovet for licenser og reducerer omkostningerne. Hvordan dataene kodes og transmitteres afhænger af typen af ​​LPWAN. Men i hjertet af hver type er en modulationsteknik designet til at transmittere data over lange afstande med minimal interferens.

Nogle af de metoder, der bruges til at opnå dette, omfatter:

  • Brug af fejlkorrigerende koder
  • Signalspredning (spreder signalet over et bredt frekvensbånd)
  • Datahastighedsreduktion

Det er ret nyttigt at tænke i en vandhane. Tænd den fuldt ud, og du har et kraftigt flow; dette kan sammenlignes med et traditionelt Wide Area Network (WAN) med masser af data (vand), der flyder meget hurtigt. Ulempen er, at dette kræver meget strøm for at holde flowet kørende.

Reducer det flow til et jævnt dryp, og du har en LPWAN. Vandet vil stadig rejse den samme afstand, men der kræves kun lidt strøm for at holde rislen flydende.

3 vigtigste fordele ved LPWAN'er

Årsagen til, at LPWAN'er bruges til at forbinde IoT-enheder kan opsummeres ved at overveje tre vigtige fordele, som disse typer netværk tilbyder.

  1. Koste: Omkostningerne ved et LPWAN er lavere end et traditionelt WAN. Både fra et hardware- og et implementeringsomkostningssynspunkt tilbyder LPWAN'er en billig forbindelsesløsning.
  2. Rækkevidde: Rækkevidden af ​​en LPWAN varierer afhængigt af faktorer som topologi, designkrav, miljøforhold og interferens. Et typisk netværk kan fungere over en rækkevidde på omkring seks miles. Men som vi vil se på i næste afsnit, kan nogle LPWAN-typer prale af en maksimal rækkevidde på omkring 25 miles.
  3. Strøm: LPWAN-transceivere, sensorer og andre genstande er normalt enheder med lav effekt. For eksempel er mange af dem drevet af batterier, og det er almindeligt, at et batteris forventede levetid måles i år.

Disse egenskaber bidrager til optagelsen af ​​LPWAN'er som hovedformen for forbindelse til millioner af IoT-enheder.

De vigtigste typer af LPWAN

Der er flere forskellige typer LPWAN. Hvilken type LPWAN du vælger afhænger af flere faktorer. Som et eksempel kan Sigfox-typen af ​​LPWAN prale af en rækkevidde på op til 25 miles; dette gør det fordelagtigt, hvor enheder er spredt over en lang rækkevidde.

Her er et par af de mest almindelige typer LPWAN:

  • LoRaWAN: Dette bruger en teknik kaldet Chirp Spread Modulation for at opnå langdistancekommunikation. Samme teknik gør det muligt at opnå dette med meget lavt strømforbrug. LoRaWAN'er tilbyder flere fordele, herunder lave omkostninger og skalerbarhed. Det har også understøttelse af geolokationsfunktioner og tovejskommunikation.
  • NB-IoT: Dette er en LPWAN, der fungerer over mobilnetværk. Dette gør det muligt at bevare de definerende funktioner i et LPWAN, men har de ekstra fordele af øgede datahastigheder og forbedret sikkerhed.
  • Sigfox: Sigfox er en proprietær LPWAN-tjeneste, der kan prale af global dækning. Den bruger ultra-smalbåndsmodulation til at opfylde rækkevidden og strømkravene for tilsluttede enheder og kan under optimale forhold opnå en rækkevidde på op til 25 miles.
  • Vægtløs: Weightless opnår sine LPWAN-mål om langdistance, lavenergiforbindelse ved hjælp af Wideband Frequency Modulation og Ortogonal Frequency Multiplexing. Dette er en anden tjeneste, der har global dækning.

Som du kan se, er der forskellige holdninger til, hvordan man opnår målene for en LPWAN. Men meget af det, der driver valget af et LPWAN, er ned til de funktioner, det forventes at tjene, hvilket bedst forstås ved at se på nogle af de måder, hvorpå LPWAN'er bliver brugt.

Hvad bruges LPWAN'er til?

Vi har allerede berørt dette, men den bedste måde til fuldt ud at forstå, hvordan LPWAN'er fungerer, er at diskutere nogle virkelige scenarier, hvor IoT-enheder bliver brugt.

Smarte byer

Byer bruger i stigende grad LPWAN'er med stor effekt. Nogle af de almindelige måder, de bliver brugt på inkluderer:

  • Smart gadebelysning: Smarte gadelygter bruger LPWAN'er til flere formål. Det mest almindelige er at spare energi ved at justere lysstyrken på lysene afhængigt af faktorer som klimaforhold, tidspunkt på dagen og aktivitetsniveauet på gaden.
  • Smart trafiklys: Disse bruges til at lette trængslen ved at prioritere trafiklys for at optimere trafikken
  • Smart parkering: Sensorer kan bruges til at overvåge tilgængeligheden af ​​parkeringspladser.

Flytningen til smartere byer er designet til at forbedre livskvaliteten for indbyggerne og reducere kommunernes CO2-fodaftryk og energiregninger.

Landbrug

Landbrug er en anden sektor, der har oplevet en hurtig stigning i brugen af ​​IoT-enheder og LPWAN'er. Her er nogle af måderne, hvorpå LPWAN'er hjælper landmænd:

  • Jordovervågning: LPWAN'er og sensorer kan overvåge jordbundsforhold som fugt og temperatur. Dette giver landmændene mulighed for at spare på vandet ved kun at vande, hvor og når det er nødvendigt.
  • Husdyrkontrol: Placeringen af ​​husdyr kan bruges af sensorer forbundet til en LPWAN.

Dette er en anden sektor, hvor en LPWAN kan reducere omkostningerne og reducere miljøpåvirkningen fra landbrugspraksis.

Sundhedspleje

LPWAN'er transformerer sundhedsvæsenet og den måde, vi overvåger patienter og tilstande på. Blandt anvendelserne af teknologien er:

  • Giv realtidsinformation om patientens helbredsstatus ved hjælp af fjernbetjeningsudstyr til patientovervågning
  • Spor status og placering af udstyr
  • Overvåge og justere miljøforhold inden for sundhedsinstitutioner

Samlet set kan LPWANS hjælpe med at strømline behandlingen af ​​patienter og samtidig reducere omkostningerne.

LPWAN'er: Langsom og stabil vinder løbet

LPWAN'er er de ubesungne helte i en stadig mere forbundet verden. Ved at bruge en langsom og stabil tilgang til dataoverførsel gør disse netværk vores byer smartere, vores hjem sikrere og vores landbrug mere effektivt.

Informationens magt handler ikke kun om "big data"; nogle gange har de små ting i livet betydning.