Internet rzeczy (Część 3) - Technologie bezprzewodowej transmisji danych

LoRa

LoRa to niezawodna technologia bezprzewodowa, służąca do przesyłania niewielkich ilości danych na duże odległości. Podstawowym elementem tej technologii jest modulacja rozpraszania widma, dzięki czemu technologia LoRa jest odporna na zakłócenia. Inną zaletą tej technologii jest dwukierunkowa komunikacja oraz szczególnie niskie zużycie energii. Urządzenie podstawowe (baza) jest w stanie w krótkim czasie pokryć duży obszar. Zasięg transmisji zależy od barier istniejących na obszarze, takich jak zabudowa i ukształtowanie terenu. Dla transmisji danych w Europie używane jest pasmo częstotliwości 868 MHz.

Zalety: niski pobór mocy, daleki zasięg, wysoka odporność na zakłócenia
Wady: niska prędkość transmisji
Producenci: IMST, HopeRF

LoRaWAN

Protokół komunikacyjny i architektura sieci LoRaWAN charakteryzują się dużym zasięgiem i niskim zużyciem energii (LPWAN). Technologia dedykowana jest urządzeniom IoT. Umożliwia komunikację w układzie urządzenie-brama-serwer. Brama komunikuje się z serwerem poprzez standardowe połączenie sieciowe, a urządzenia końcowe wykorzystują komunikację bezprzewodową typu single-hop z bramą. Komunikacja z urządzeniem końcowym jest zazwyczaj dwukierunkowa. Ze względu na dłuższą żywotność baterii, przeważnie używana jest struktura gwiazdy. Wydłużenie czasu pracy baterii i urządzenia końcowego, jak również zwiększenie całkowitej pojemności sieci realizowane jest za pomocą serwera sieciowego, który zarządza przesyłem danych i kanałem RF osobno dla każdego urządzenia końcowego poprzez sterowanie prędkością transmisji (ADR). Do przesyłu danych wykorzystywane jest pasmo 868 MHz, prędkość przesyłania wynosi pomiędzy 0,25 kb/s a 50 kb/s. Z uwagi na bezpieczeństwo, standardowo stosowane jest szyfrowanie danych - zabezpieczenie sieci i aplikacji oraz zabezpieczenie urządzeń. Węzeł końcowy posiada przypisany unikalny 64-bitowy identyfikator oraz dwa 128-bitowe klucze, szyfrowane przez AES.

Zalety: Niskie zużycie energii, daleki zasięg, globalny standard, istniejący operatorzy publiczni
Wady: Opłaty operatora za transfer danych, skomplikowane ustawienia parametrów
Producenci: IMST

SigFox

SigFox to technologia bezprzewodowej transmisji małej ilości danych. Urządzenia IoT mogą komunikować się na stosunkowo duże odległości (do 50 km w terenie i 10 km w obszarze zabudowanym). Transfer danych jest niezawodny i bezpieczny. Kodowanie realizowane jest w warstwie aplikacji za pomocą standardu AES128 i 16-bitowego uwierzytelniania. Urządzenia IoT wykorzystujące tę technologię przeważnie charakteryzują się niskim zużyciem energii, dzięki czemu bateria wystarczy ponad 10 lat. Technologia Sigfox jest wysoce odporna na zakłócenia. Do transmisji danych używane jest pasmo częstotliwości 868 MHz przy prędkości 100bps. Sygnał wysłany przez urządzenie może zostać odebrany przez wszystkie stacje bazowe w okolicy, które go dekodują i przesyłają do serwera. Dane są następnie przesyłane do aplikacji. Komunikat zostaje uwierzytelniony przy pomocy unikalnego klucza prywatnego przypisanego do danego urządzenia.

Zalety: Niski pobór mocy, daleki zasięg, wysokie pokrycie, przesyłanie danych w roamingu bez dodatkowych opłat
Wady: Opłaty operatora za transfer danych, jednokierunkowa komunikacja
Producenci: Radiocrafts

NB-IoT

NarrowBand IoT (NB-IoT) to nowa technologia wykorzystująca sieć LPWAN. Pozwala na podłączenie dużej ilości urządzeń na dostępnych częstotliwościach. Prędkość transmisji wynosi 250 kb/s. Technologia nie jest jeszcze stosowana. Powinna zostać uruchomiona w okresie 2018-2019.

Zalety: Niskie zużycie energii, przesyłanie danych w roamingu bez dodatkowych opłat, szybkie podłączenie do sieci
Wady: Nowa technologia
Producenci: Quectel

Technologie Lora, LoraWan i Sigfox posiadają najlepsze cechy na potrzeby tworzenia połączeń. Są one zaprojektowane do wysyłania małych ilości danych na duże odległości w różnych warunkach otoczenia.

Wkrótce dostarczymy Państwu nową serię artykułów na temat czwartej rewolucji przemysłowej.