Появление интернета вещей привело к значительному росту количества устройств в сети, а вместе с тем и к большей нагрузке на нее. Эту проблему пытаются решить по-разному, например, изменением сетевой архитектуры, как это реализовано в 5G, что позволяет логически изолировать сети под конкретные задачи. Однако 5G может быть избыточен для задач, которые не требуют передачи больших объемов данных. Здесь на помощь придет LPWAN.
LPWAN (Low-power Wide-area Network) или энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия – это беспроводная технология передачи небольших объемов данных на дальние расстояния, которая подходит для задач распределённых сетей телеметрии, межмашинного взаимодействия и интернета вещей (IoT). Сеть имеет относительно низкую скорость передачи и малые объемы данных, однако за счет этого увеличивается дальность приема сигнала и снижается энергопотребление.
По принципу работы сети LPWAN схожи с работой сетей мобильной связи. В LPWAN-сети каждое устройство взаимодействует с базовой станцией напрямую. Устройство или модем с LPWAN-модулем передает данные по радиоканалу на базовую станцию. Станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, оцифровывает и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи – интернет, сотовую или спутниковую связь. Полученные на сервере данные впоследствии можно использовать для мониторинга, анализа и принятия решений. Для передачи данных по радиоканалу, как правило, используются частоты 2,4 ГГц, 868/915 МГц, 433 МГц, 169 МГц.
К технологиям LPWAN относятся две группы стандартов – сотовые и несотовые. Наиболее широко представленные представители первой группы – это LTE‑M и NB‑IoT. Ключевые стандарты второй группы – это LoRa и Sigfox.
LTE-M – это вариант сотовой связи, созданный специально для Интернета вещей и Промышленного Интернета вещей. По сравнению с базовым LTE, используемом, например, в мобильных телефонах, этот стандарт предлагает лучший спящий режим, лучшие энергетические характеристики и другие свойства и функции для расширения охвата устройств. Эти свойства делают его привлекательным для использования в промышленных целях. Также одна из ключевых особенностей стандарта – это полная совместимость с текущими сотовыми сетями, что значительно упрощает внедрение.
NB‑IoT – он же узкополосный интернет вещей – имеет несколько отличий от LTE-M. Среди них меньшая пропускная способность, что, с одной стороны, снижает объемы передаваемых данных, а с другой положительно сказывается на энергоэффективности. Еще одна особенность состоится в том, что NB-IoT имеет более широкий спектр и не ограничивается диапазоном частот LTE. Отраслевые эксперты отмечают, что стандарт NB-IoT отличает более высокая надежность, что делает его хорошо подходящим для таких задач, как, например, отслеживание нештатных ситуаций.
Sigfox представляет собой стандарт, использующий нелицензируемые диапазоны частот. Это по своей сути самое раннее воплощение технологии LPWAN. Отсюда происходят и отличительные черты стандарта. В частности, крайне малые объемы передаваемых данных – размер сообщения составляет 12 байт, что существенно ограничивает спектр устройств в сети, использующей такой стандарт. На сегодняшний день применение этого стандарта представляет собой скорее дополнение к более производительным сетям.
LoRa – самый мощный из несотовых стандартов LPWAN. LoRa имеет более широкий диапазон и относительно большую пропускную способность Стандарт имеет полезную ёмкость сообщения в 222 байт, что делает его подходящим для более широкого круга применения, чем Sigfox – он позволяет использовать более сложные устройства, например, те, которым необходимо обновление по беспроводной связи. LoRa также имеет больший радиус действия, в среднем до двух километров в условиях городской застройки. При всех своих достоинствах стандарт сохраняет энергоэффективность, датчики LoRa могут функционировать на батарее от года до нескольких лет.
Вы можете дочитать этот и другие материалы сайта, оформив подписку.
