Internet rzeczy (Część 2) - Technologie bezprzewodowej transmisji danych

Komunikacja może przebiegać za pośrednictwem urządzeń lub bram, przy czym najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest komunikacja za pomocą bramy. Urządzenia mogą często komunikować się za pośrednictwem wielu interfejsów. Istnieje duży wybór technologii komunikacji bezprzewodowej. Ważnymi parametrami decydującym o wyborze jest przepustowość, prędkość transferu danych, przetwarzanie żądań, zużycie energii i bezpieczeństwo.

Obecnie w technologii bezprzewodowej wykorzystywane są głównie:

1. GSM (telemetria, inteligentne miasta, zdalne sterowanie, gromadzenie niedużych ilości danych)
2. LTE (telemetria, inteligentne miasta, zdalne sterowanie, gromadzenie większych ilości danych)
3. Bluetooth (automatyzacja w domu - inteligentny dom)
4. WiFi (telemetria, liczniki energii, transmisja danych z czujników, inteligentne miasta)
5. Lora / LoRaWAN (telemetria, liczniki energii, transmisja danych z czujników, inteligentne miasta)
6. SigFox (telemetria, liczniki energii, transmisja danych z czujników)
   

2G (GSM i GPRS) / 3G

Technologia GSM określana jest mianem technologii telefonii bezprzewodowej drugiej generacji, w skrócie 2G. Jest to technologia cyfrowa służąca do transmisji głosowej i przesyłania wiadomości sms. Do transmisji danych wykorzystuje się pasma częstotliwości radiowej 900MHz i 1800MHz. Pewnego rodzaju rozszerzeniem sieci 2G jest GPRS, określany również symbolem 2.5. Oferuje on dodatkowo możliwość przesyłania danych za pomocą protokołów IP i WAP, jednakże prędkość transmisji jest stosunkowo niska (około 20 kb/s). Sieć 3G stanowi trzecią generację technologii mobilnych. Wykorzystywana jest ona do przesyłania głosu i danych (e-maile, wiadomości). Technologia mobilna 3G działa w paśmie częstotliwości radiowej 2,1 GHz i pozwala na wykorzystanie większej liczby usług. Oferuje szybką transmisję za pomocą technologii 3G HSDPA (High Speed Download Packet Access), której teoretyczna prędkość maksymalna wynosi 14,4 Mbit/s.

Zalety: Duże pokrycie, duża liczba operatorów, niskie koszty transmisji danych, transfer danych w roamingu bez dodatkowych opłat w Unii Europejskiej, niezawodna technologia
Wady: Wysokie zużycie energii, niska prędkość transmisji, bardziej wymagająca komunikacja z modułami
Producenci: Quectel

4G (LTE)

Dziś jest to najnowsza technologia sieci telefonii komórkowej. Jest to czwarta generacja technologii mobilnej, nazywana również LTE (Long Term Evolution). Została opracowana na potrzeby szybkiego Internetu w sieciach komórkowych. Jest do 10 razy szybsza od sieci 2G i 3G. W Europie działa w paśmie częstotliwości 700 - 2600MHz przy prędkości transmisji 70 - 250Mb/s.

Zalety: : Wysoka prędkość transmisji, szybka budowa i wdrożenie sieci, przesyłanie danych w roamingu bez dodatkowych opłat w Unii Europejskiej, niezawodna technologia, perspektywiczne pasmo częstotliwości
Wady: Wysokie zużycie energii, dużo wyższe ceny modułów
Producenci: Quectel

Bluetooth

Technologia Bluetooth została opracowana na potrzeby bezprzewodowej komunikacji wielu urządzeń elektronicznych na niewielkie odległości. Od 1994 roku technologia ta ewoluowała i obecnie używana jest wersja 4.2. Działa ona w paśmie częstotliwości od 2,402GHz do 2,483GHz. Wersja ta umożliwia dostęp inteligentnych urządzeń do Internetu bez konieczności stosowania dodatkowego wyposażenia. Największa prędkość transmisji danych wynosi 24 Mb/s. Na początku 2017 roku wystartowała piąta wersja technologii Bluetooth, zakładająca kilkukrotnie większy zasięg i prędkości transmisji.

Zalety: Niższe zużycie energii, możliwość bezpośredniej komunikacji z urządzeniami typu smartphone, zaawansowana technologia.
Wady: Krótki zasięg, płatne licencje, wykorzystanie przeciążonego pasma 2,4 GHz, niekompatybilność wersji
Producenci: Fujitsu, Rayson

WiFi

Technologia WiFi (Wireless Fidelity), to technologia bezprzewodowa wykorzystująca do transmisji fale radiowe w sieci WLAN. Do transmisji wykorzystuje pasmo 2,4 i 5 GHz z prędkością do 150Mb/s. W chwili obecnej, WiFi jest najczęściej używaną technologią bezprzewodowej transmisji danych. Podstawowym elementem sieci jest tzw. punkt dostępu lub hotspot, wysyłający sygnał, które może być rozpoznany i przetworzony przez komputer.

Zalety: Wysoka prędkość transmisji, zaawansowana technologia, wysoki poziom zabezpieczeń
Wady: Wysokie zużycie energii, topologia punkt do punktu
Producenci: Lantronix, Wiznet, Espressif

Technologie Wifi i Bluetooth (sieć lokalna LAN), to wysoce zaawansowane protokoły, używane głównie do komunikacji z urządzeniami osobistymi. Technologie 2G / 3G / 4G (sieci telefonii komórkowej), to technologie mobilne dostosowane do wysokiej przepustowości wielu urządzeń dostępowych, wymagające podłączenia do źródła energii.

W następnym artykule na temat Internetu rzeczy przedstawimy technologie LoRa, LoRaWAN SigFox, oraz NB-IoT.