Internet of Things (3.část) – Technologie pro bezdrátový přenos dat

LoRa

Lora je velmi spolehlivá bezdrátová technologie, která slouží pro přenos menšího množství dat na velkou vzdálenost. Základní prvek této technologie je modulace spread spectra, díky tomu je Lora odolná vůči okolnímu rušení. Další výhodou této technologie je oboustranná komunikace a hlavně nízká spotřeba energie. Základní zařízení (základna) je schopna pokrýt v krátkém časovém horizontu rozsáhlé území. Dosah je závislý na bariérách v daném území, jako je například zástavba území či jeho členitost. Pro přenos se v Evropě používá frekvence 868MHz.

Výhody: nízká spotřeba, velký dosah, vysoká odolnost vůči rušení
Nevýhody: nízká přenosová rychlost
Výrobci: IMST, HopeRF

LoRaWAN

LoRaWAN specifikuje komunikační protokol - Low Power Wide Area Network“ (LPWAN) a síťovou architekturu systému pro účely IoT. Zabezpečuje komunikaci systémem zařízení – gateway – server. Gateway komunikuje se serverem prostřednictvím standardního IP připojení, koncové zařízení používá single-hop bezdrátovou komunikaci s gateway. Komunikace koncového zařízení je standardně obousměrná. Nejčastěji se používá architektura hvězdy, protože umožňuje delší životnost baterie. Prodloužení životnosti baterie a koncového zařízení, jakož i maximalizace celkové kapacity sítě je zajištěna síťovým serverem, který řídí přenos dat a RF kanál samostatně pro každé koncové zařízení prostřednictvím tzv. Adaptive data rate schématu (ADR). Pro přenos se využívá frekvenční pásmo 868 MHz, rychlost přenosu dat se pohybuje v rozpětí 0,25kb/s - 50kb/s. Jelikož je důležité dbát i na bezpečnost při přenosu dat, standardně se používá několik kódování dat - zabezpečení na síťové a aplikační úrovni a zabezpečení na zařízení. Koncový bod má přidělen unikátní 64bitový identifikátor a dva 128bitové klíče, kterými jsou data šifrována pomocí AES.

Výhody: nízká spotřeba, velký dosah, celosvětový standard, existence veřejných operátorů
Nevýhody: zpoplatnění přenosu dat operátorem, složité nastavení parametrů
Výrobci: IMST

SigFox

SigFox je technologie pro bezdrátový přenos menšího množství dat. IoT zařízení mohou komunikovat na poměrně velké vzdálenosti (až 50km v terénu a 10km v zastavěné oblasti). Přenos dat je spolehlivý a bezpečný. Kódování je realizováno na aplikační vrstvě pomocí AES128 a 16bitové autentizace. Zařízení, využívající v rámci IoT tuto technologii se většinou vyznačují nízkou spotřebou, takže baterie může vydržet více než 10 let. Sigfox je vysoce odolný vůči rušení. Přenos dat probíhá na frekvenci 868MHz s rychlostí 100b/s. Signál je vyslán zařízením, všechny základny v dosahu příjmu jej dekódují a následně odešlou na server. Data jsou následně odeslána do aplikace. Zpráva je ověřena pomocí jedinečného privátního klíče, přiřazeného danému zařízení.

Výhody: nízká spotřeba, velký dosah, vysoké pokrytí, roamingový přenos dat bez poplatků
Nevýhody: zpoplatnění přenosu dat operátorem, jednosměrná komunikace
Výrobci: Radiocrafts

NB-IoT

NarrowBand IoT (NB-IoT) je nová technologie, která využívá LPWAN síť. Umožňuje připojení velkého počtu zařízení prostřednictvím již existujících frekvencí. Přenosová rychlost je 250kbps. V současnosti ještě není uvedena do provozu. Uvedení se předpokládá v průběhu let 2018 - 2019.

Výhody: nízká spotřeba, roamingový přenos dat bez poplatků navíc, očekává se rychlé vybudování sítě
Nevýhody: nová technologie
Výrobci: Quectel

Nejlepší vlastnosti pro vytvoření připojení mají Lora, LoraWan a Sigfox. Jsou určeny pro posílání malého množství dat na velké vzdálenosti v různorodých prostředích.

Brzy Vám přineseme novou sérii článků o 4. průmyslové revoluci.