Internet of Things (3.časť) – Technológie na bezdrôtový prenos dát

LoRa

LoRa je veľmi spoľahlivá bezdrôtová technológia, ktorá slúži na prenos menšieho množstvá dát na veľkú vzdialenosť. Základný prvok tejto technológie je modulácia spread spektra a vďaka tomu je LoRa odolná voči okolitému rušeniu. Ďalšou výhodou tejto technológie je obojstranná komunikácia a hlavne nízka spotreba energie. Základné zariadenie (základňa) je schopná pokryť v krátkom časovom horizonte, rozsiahle územie. Dosah je závislý na bariérach v danom území ako je napríklad zastavanie územia, či jeho členitosť. Na prenos sa v Európe používa frekvencia 868MHz.

Výhody: nízka spotreba, veľký dosah, vysoká odolnosť voči rušeniu
Nevýhody: nízka prenosová rýchlosť
Výrobcovia: IMST, HopeRF

LoRaWAN

LoRaWAN špecifikuje komunikačný protokol - Low Power Wide Area Network (LPWAN) a sieťovú architektúru systému pre účely IoT. Zabezpečuje komunikáciu systémom zariadenie – gateway – server. Gateway komunikuje so serverom prostredníctvom štandardného IP pripojenia a koncové zariadenie zas používa single-hop bezdrôtovú komunikáciu s gateway. Komunikácia koncového zariadenia je štandardne dvojsmerná. Najčastejšie sa používa architektúra hviezdy, pretože umožňuje dlhšiu životnosť batérie. Predĺženie životnosti batérie a koncového zariadení, ako aj maximalizácia celkovej kapacity siete je zabezpečená sieťovým serverom, ktorý riadi prenos dát a RF kanál samostatne pre každé koncové zariadenie prostredníctvom tzv. Adaptive data rate schémy (ADR). Na prenos sa využívajú frekvenčné pásmo 868MHz a rýchlosť prenosu dát sa pohybuje v rozpätí 0,25kb/s do 50kb/s. Keďže je dôležité dbať aj na bezpečnosť pri prenose dát, štandardne sa používa niekoľko kódovaní dát – zabezpečenie na sieťovej a aplikačnej úrovni a zabezpečenie na zariadení. Koncový bod ma pridelený unikátny 64-bitový identifikátor a dva 128-bitové kľúče, ktorými sú dáta šifrované pomocou AES.

Výhody: nízka spotreba, veľký dosah, celosvetový štandard, existencia verejných operátorov
Nevýhody: spoplatnenie prenosu dát operátorom, zložité nastavenie parametrov
Výrobcovia: IMST

SigFox

SigFox je technológia na bezdrôtový prenos menšieho množstvá dát. IoT zariadenia môžu komunikovať na pomerne veľké vzdialenosti (až 50km v teréne a 10km v zastavanej oblasti). Prenos dát je spoľahlivý a bezpečný. Kódovanie je realizované na aplikačnej vrstve pomocou AES128 a 16bitovej autentifikácie. Zariadenia, využívajúce v rámci IoT túto technológiu, sa väčšinou vyznačujú nízkou spotrebou, takže batéria môže vydržať viac ako 10 rokov. Sigfox je vysoko odolný voči rušeniu. Prenos dát je na frekvencii 868MHz s rýchlosťou 100b/s. Signál je vyslaný zariadením a všetky základne v dosahu príjmu signál, dekódujú ho a následne odošlú na server. Dáta sú následne odoslané do aplikácie. Správa je autentifikovaná pomocou jedinečného privátneho kľúča priradeného danému zariadeniu.

Výhody: nízka spotreba, veľký dosah, vysoké pokrytie, roamingový prenos dát bez poplatkov navyše
Nevýhody: spoplatnenie prenosu dát operátorom, jednosmerná komunikácia.
Výrobcovia: Radiocrafts

NB-IoT

NarrowBand IoT (NB-IoT) je nová technológia, ktorá využíva LPWAN sieť. Umožňuje pripojenie veľkého počtu zariadení prostredníctvom už existujúcich frekvencií. Prenosová rýchlosť je 250kb/s. V súčasnosti ešte nie je uvedená do prevádzky. Uvedenie na trh je predpokladané v priebehu rokov 2018 - 2019.

Výhody: nízka spotreba, roamingový prenos dát bez poplatkov navyše, očakáva sa rýchle vybudovanie siete
Nevýhody: nová technológia
Výrobcovia: Quectel

Najlepšie vlastnosti pre vytvorenie pripojenia majú Lora, LoraWan a Sigfox. Sú určené pre posielanie malého množstvá dát na veľké vzdialenosti v rôznorodých prostrediach.

Čoskoro Vám prinesieme novú sériu článkov o 4. priemyselnej revolúcií.