Интернет вещей и LPWA:идеальные партнеры в объединенном мире

Двадцать лет назад Ко мне обратилась компания по производству торговых автоматов, которая хотела удаленно контролировать и записывать температуру в отсеках торговых автоматов с точностью до десятых долей градуса. Я понимаю, что никому не нужна теплая газировка, но данные, которые компания хотела записать, были более детализированными, чем это необходимо для решения их проблемы. Торговому автомату нужно было только сообщить, была ли температура выше или ниже рекомендованной температуры подачи 38 ℉; измерение с точностью до десятых долей градуса было излишним. Мы закодировали данные торгового автомата в гораздо меньшем размере, что позволило компании-торговому автомату сэкономить деньги на скорости передачи данных, в то же время давая покупателю холодную газировку.

Я делюсь этой историей, чтобы осветить вопрос, который лица, принимающие решения в отношении промышленного, гражданского и коммерческого Интернета вещей (IoT), должны задать себе:стоит ли платить за сбор и передачу более подробных данных, чем тебе нужно? Если ответ отрицательный, вам следует рассмотреть возможность использования глобальной сети с низким энергопотреблением (LPWA).

Больше данных, больше проблем

Разрыв между потребностями потребителей в данных и потребностями в данных промышленных и гражданских программ Интернета вещей больше, чем когда-либо. Сотовые сети являются текущим стандартом де-факто для Интернета вещей, но они созданы для нужд пользователей смартфонов:более быстрые соединения и больше данных. Потребители платят высокую цену за быструю отправку и получение больших объемов данных не только за тарифный план, но и за оборудование и аккумуляторы, необходимые для поддержки постоянно развивающихся возможностей сотовой связи. Хотя идея совмещения системы, созданной для смартфонов, кажется привлекательной, цена за то, чтобы идти в ногу с развитием сотовой связи, не имеет смысла для промышленного и гражданского Интернета вещей.

Первая проблема при использовании сотовых сетей для промышленных или гражданских приложений IoT - это долговечность. Чтобы идти в ногу с долгосрочным развитием (LTE) сотовых сетей, организациям необходимо постоянно обновлять свое оборудование, так же как пользователи смартфонов должны покупать новый телефон каждые три-четыре года. Для городов или организаций с сотнями, тысячами или даже миллионами подключенных устройств обновление каждые три-четыре года не только дорого, но и логистический кошмар.

Вторая проблема, с которой сотовые сети представляют промышленные и гражданские организации, - это высокие требования к мощности сотовых сетей. Даже лучшие смартфоны на рынке необходимо заряжать после дня регулярного использования. Основная причина низкого времени автономной работы смартфонов - это количество энергии, необходимое для отправки больших объемов данных через сотовую сеть. К счастью для потребителей, они могут просто подзарядить свой телефон, но большинству машин, используемых в промышленных или гражданских приложениях Интернета вещей, нужен аккумулятор, который сам по себе может работать долгое время.

Для многих промышленных и гражданских приложений IoT возможности сотовой связи по передаче данных чрезмерны. Создавая отдельную сеть для передачи небольших объемов данных, LPWA решает многие проблемы, связанные с долговечностью и энергопотреблением сотовых сетей.

Уменьшение объема данных по меньшей цене

Давайте поговорим о самом главном мотиваторе внедрения сети LPWA в различных отраслях и городах:снижении затрат. Создавая отдельную сеть для передачи небольших объемов данных, LPWA решает многие проблемы, связанные с долговечностью и энергопотреблением сотовых сетей. В отличие от сотовых сетей LTE, сети LPWA не должны развиваться для удовлетворения растущих потребностей в данных, поэтому датчики и радиоприемники, предназначенные для использования LPWA, не устареют. Батареи в радиостанциях и датчиках, подключенных к LPWA, также служат намного дольше, чем батареи, используемые в сотовых сетях, в некоторых случаях до пятнадцати лет. Увеличенный срок службы и время автономной работы устройств LPWA значительно сокращают трудозатраты, связанные с заменой оборудования и батарей на сотнях, тысячах или даже миллионах удаленных устройств.

Увеличение времени автономной работы сетей LPWA происходит за небольшую плату:более низкие скорости передачи. Но задержка, связанная с сетями LPWA, составляет от нескольких секунд до пары минут в зависимости от протокола и размера передаваемых данных. Таким образом, хотя сети LPWA превосходно подходят для приложений, которые не критичны по времени, таких как мониторинг утечек воды на фермах или транспортных потоков в городах, они могут не подходить для приложений, в которых данные могут означать жизнь или смерть, таких как кардиомонитор.

Так же, как уменьшение времени передачи позволяет экономить заряд батареи, отправка меньшего количества данных также экономит. Сети LPWA предназначены для передачи простой информации, которая может уместиться в несколько байтов данных. Это идеально подходит для M2M-связи в отраслях и городах, где передаваемые данные являются простыми рабочими условиями (например, в случае с торговым автоматом) или основными показателями, такими как температура, влажность, объем и т. Д.

Bluetooth - одна из немногих беспроводных технологий, превосходящих по цене LPWA, но дальность действия Bluetooth менее желательна для крупномасштабных операций IoT. В то время как сеть LPWA может передавать данные в любом месте на расстоянии до 5 миль на открытых пространствах, Bluetooth имеет максимальную дальность действия около 100 метров. Дальность действия Bluetooth недостаточна для большинства крупномасштабных гражданских и промышленных инфраструктур Интернета вещей, которые охватывают города, поля или фабрики.

В рамках бюджета и опережая график

Любая отрасль или город должны учитывать бюджет при создании сети IoT. Мы уже обсуждали увеличенное время автономной работы и долговечность LPWA, но есть и другие преимущества, которые следует учитывать. Стоимость радио для сетей LPWA намного ниже, чем для сотовых сетей. Радиостанции и модемы LPWA продаются по цене менее 5 долларов, в то время как сотовые радиостанции и модемы могут варьироваться от 15 до 25 долларов. Экономия от 10 до 20 долларов на модуль достаточно значительна, чтобы привлечь крупномасштабные промышленные и общественные предприятия в область Интернета вещей.

Технологии и протоколы LPWA соответствуют потребностям отраслей и городов, независимо от того, начинают ли они с нуля со своей инфраструктурой IoT или уже имеют некоторый мониторинг. Отрасли и города, начинающие с нуля, могут найти открытый исходный код системы LoRa Alliance полезным. Но город, в котором уже установлены датчики в сотовой сети и который хочет перейти к сети LPWA, может рассмотреть вопрос о компании, которая разработала инфраструктуру LPWA для взаимодействия с датчиками и оборудованием IoT, которые у вас уже есть; вы просто платите лицензионный сбор за запуск их протокола.

Широкая зона покрытия станет необходимым требованием для городов и отраслей, развертывающих инфраструктуру IoT. И хотя LPWA - это всего лишь один из типов сети IoT, по оценкам Machina Research, к 2023 году будет более трех миллиардов LPWA-подключений. Если эта оценка верна, LPWA в совокупности будут доминирующей формой межмашинного взаимодействия на большой территории (M2M). технология связи.

Можно с уверенностью сказать, что отрасли и города, которые вместе используют IoT и LPWA на пути от несвязанных продуктов к подключенным услугам, найдут эти две технологии уникально подходящими друг для друга.