Internet of Things (2.část) – Technologie pro bezdrátový přenos dat

Komunikace v IoT probíhá prostřednictvím zařízení (device) nebo bran (gateway). Nejpoužívanějším řešením je komunikace prostřednictvím gateway. Tyto umí komunikovat často přes několik rozhraní. V rámci technologií existuje velký výběr pro bezdrátovou komunikaci. Důležitým parametrem při výběru je dosah, rychlost přenosu dat, náročnost zpracování, energetická spotřeba či bezpečnost.

V rámci bezdrátových technologií se v současnosti využívají zejména:

1. GSM (Telemetrie, SMART City, dálková ovládání, sběr středního množství dat)
2. LTE (Telemetrie, SMART City, dálkové ovládání, sběr většího množství dat)
3. Bluetooth (Domácí automatizace – SMART Home)
4. WiFi (Domácí automatizace – SMART Home)
5. Lora / LoRaWAN (Telemetrie, měřiče energií, posílání dat ze senzorů, SMART City)
6. SigFox (Telemetrie, měřiče energií, posílání dat ze senzorů)
   

2G (GSM a GPRS) / 3G

GSM technologie je označována jako 2. generace bezdrátových telefonních technologií mobilních sítí. Označuje se také jako 2G. Je digitální a slouží k přenosu hlasových dat a SMS. Pro přenos dat používá frekvence 900MHz a 1800MHz. Nástavbou pro 2G sítě je technologie GPRS, také označována jako 2.5, která navíc nabízí i možnost přenosu dat na základě IP a WAP protokolů. Přenosová rychlost je však relativně nízká (cca 20kb / s). 3G je třetí generace mobilních technologií. Úkolem je přenos jak hlasu, tak i dat (e-maily, zprávy). Mobilní technologie 3G pracují v pásmu 2,1 GHz a umožňují využívání většího počtu služeb, jako je např. rychlý přenos pomocí nástavby sítě 3G HSDPA (High Speed Download PACKET Access), jehož teoretické maximum je 14,4 Mbit/s.

Výhody: vysoké pokrytí, velké množství operátorů, nízká cena za přenos dat, roamingový přenos dat bez poplatků v rámci EU, spolehlivá technologie
Nevýhody: vysoká energetická spotřeba, nízká přenosová rychlost, náročnější komunikace s moduly
Výrobce: Quectel

4G (LTE)

V současnosti je to nejnovější technologie pro mobilní sítě. Jde o technologii 4. generace mobilních technologií, kterou také označujeme jako LTE (Long Term Evolution). Je určena pro vysokorychlostní internet v mobilních sítích. Umožňuje až 10x rychlejší připojení než sítě 2G a 3G. Frekvenční pásmo pro Evropu je 700 - 2600MHz s přenosovou rychlostí 70-250Mb/s.
Výhody: vysoká přenosová rychlost, rychlé budování a rozšiřování sítí, roamingový přenos dat bez poplatků v rámci EU, spolehlivá technologie, perspektivní frekvenční pásmo
Nevýhody: vysoká energetická spotřeba, zatím vyšší cena modulů
Výrobce: Quectel

Bluetooth

Technologie Bluetooth je určena pro bezdrátovou komunikaci více elektronických zařízení na krátkou vzdálenost. Od roku 1994 prošla tato technologie vývojem a v současnosti se používá verze 4. 2. Pracuje v kmitočtovém pásmu od 2,402GHz do 2 483GHz. Toto řešení umožňuje Smart zařízením přístup k internetu bez nutnosti dodatečného zařízení. Nejvyšší přenosová rychlost je 24Mb/s. Začátkem roku 2017 byla uvedena na trh verze Bluetooth 5, která deklaruje několikanásobně větší dosah a přenosovou kapacitu.

Výhody: nižší spotřeba, schopnost komunikace přímo se smartphony, rozšířená technologie
Nevýhody: krátký dosah, placená licence, využívá přetížené frekvenční pásmo 2,4Ghz, nekompatibilita verzí
Výrobce: Fujitsu, Rayson

WiFi

Technologie WiFi (Wireless Fidelity) je bezdrátová technologie, která využívá pro přenos rádiové vlny v sítích WLAN ve frekvenčním pásmu v rozsahu 2,4 a 5 GHz s rychlostí přenosu až 150MB/s. V současnosti je WiFi nejvíce používanou technologií pro bezdrátový přenos dat. Základním prvkem sítě je tzv. přístupový bod (Access point nebo hotspot), ten vysílá signál, který je zařízení schopno rozpoznat a zpracovat.

Výhody: vysoká přenosová rychlost, rozšířená technologie, vysoká bezpečnost
Nevýhody: vysoká energetická spotřeba, topologie bod-bod
Výrobce: Lantronix, Wiznet, Espressif

Technologie Wifi a Bluetooth (Local Area Network) jsou velmi rozšířené protokoly, které slouží převážně pro komunikaci osobních zařízení. 2G/3G/4G (Cellular Network) jsou mobilní technologie, které jsou vhodné pro vysokou propustnost dat velkého počtu přístupových zařízení s nutností energetického zdroje.

V další časti seriálu o IoT si povíme více o technologiích LoRa, LoRaWAN, SigFox a NB-IoT.