1. november, 2018

Omrežja z nizko porabo in velikim dosegom (LPWA)

eestecRutronik GmbH
Avtorica: Anja Schaal
2018_268_24

Izbira prave tehnologije za povezovanje spada med najbolj kritične odločitve pri razvoju sistema IoT. Če ni optimalno prilagojena načinu uporabe, so lahko posledice slabša zmogljivost ali nepotrebni obratovalni stroški. Dolgoročno lahko omeji tudi razširljivost sistema, kar lahko v najslabšem primeru zahteva drago in zahtevno menjavo. Anja Schaal, vodja prodaje izdelkov in strokovnjakinja za brezžične izdelke, razlaga prednosti ter slabosti različnih tehnologij.

Ozkopasovni IoT in LTE Cat M1 vodita

268 24 01 172x300 - Omrežja z nizko porabo in velikim dosegom (LPWA)Podjetje Machina Research napoveduje za leto 2022 1,4 milijarde povezav LPWA, nemški Telekom pa navaja analitike, ki do leta 2023 napovedujejo že okoli tri milijarde takšnih povezav. Ne glede na razlike, pa se vse analize strinjajo glede nečesa: Tehnologije LPWA bodo prevzele vodilno vlogo na področju povezovanja interneta stvari.

Različne tehnologije LPWA se razlikujejo glede na omrežno pokritost, hitrost prenosa podatkov, porabo energije, varnost, razširljivost in interoperabilnost. Nobena ne zmaga na vseh področjih, nekatera si celo neposredno nasprotujejo. Zaradi tega je nujno, da vnaprej analiziramo zahteve za vsak način uporabe in si tako pridobimo utemeljeno podlago za odločanje pri izbiri optimalne tehnologije.

Rešitve brez dovoljenj

Na splošno ločimo tehnologije, ki zahtevajo ali ne zahtevajo dovoljenja za uporabo. Najbolj znani tehnologiji, ki ne zahtevata dovoljenja za uporabo, sta SigFox in LoRa. V primerjavi s tehnologijami, ki zahtevajo dovoljenje za uporabo, imajo prednost predvsem pri ceni. Enote so cenejše in ne potrebujejo kartice SIM, zato odpadejo tudi stroški za njihovo upravljanje ter zamenjavo. Njihova največja pomanjkljivost so vrzeli v infrastrukturi. Ta se še gradi, kar bo še trajalo. Pri načinih uporabe, ki zahtevajo zanesljivo brezžično povezavo povsod, pridejo zato v poštev samo tehnologije, ki zahtevajo dovoljenje za uporabo.

Ozkopasovni IoT (NBIoT ali Cat-NB1)

Tehnologije v spektru, ki zahteva dovoljenje za uporabo, ponujajo zaradi uporabe omrežja za mobilno telefonijo boljšo razširljivost, kakovost storitve in varnostne rešitve.

Najmanjšo hitrost prenosa med standardoma LPWAN, ki zahtevata dovoljenje za uporabo (NBIoT in Cat-M1), ima NBIoT: Za prenose iz omrežja znaša manj kot 250 kb/s, za prenose v omrežje pa manj kot 20 kb/s. Pasovna širina znaša 200 kHz. NBIoT je zato primeren predvsem za stacionarne naprave s posebno visokimi zahtevami za energetsko učinkovitost.
Omrežni operaterji v Evropi in Aziji (predvsem na Kitajskem ter v Južni Koreji) stavijo na standard NBIoT, v ZDA pa na Cat-M1. V Kanadi in Avstraliji sta trenutno podprta oba standarda. Nemški Telekom hitro pokriva Nemčijo in Evropo; sredi leta 2017 je že ponudil dva začetna paketa za NBIoT. Na Nizozemskem so izgradnjo infrastrukture zaključili že maja 2017, tako da je to prva država na svetu, ki ima omrežje NBIoT po vsej svoji površini. V ZDA bo operater T-Mobile NBIoT podpiral leta 2018.

Za aplikacije z NBIoT je na voljo na primer enota NE910C1 podjetja Telit. Ta razvija najboljšo mogočo energetsko učinkovitost s posebno zanesljivo pokritostjo omrežja, tudi v zgradbah. Zaradi tega je primerna tudi za pametne števce, varovanje, terminale POS in medicino. Ker ima ohišje oblike xE910 (28 x 28 mm), lahko z njo zelo preprosto zamenjate druge enote enake oblike v obstoječih aplikacijah.

Zelo podobne lastnosti ponuja enota NE866B1 iz podjetja Telit. S še manjšim ohišjem (19 x 15 mm) je idealna za uporabo v zelo majhnih napravah.

LTE kategorije M1, na kratko Cat M1 ali LTE-M

V primerjavi z NBIoT ima standard Cat M1 višjo hitrost prenosa, do 1 Mb/s. Poleg tega Cat M1 – za razliko od NBIoT – podpira Voice Over LTE (VoLTE) za aplikacije s prenosom govora. Ker Cat M1 poleg tega omogoča nemoten prehod iz ene celice v drugo, je primeren za mobilne in premične aplikacije, kot so telematika ter upravljanje voznih parkov, dokler ostaja količina podatkov znotraj razpoložljivih hitrosti prenosa.

Podjetje Telit ponuja enote IoT tudi za Cat M1. Enoti ME910C1 in ME866A1 imata enaki ohišji kot enote za NBIoT. To pomeni, da lahko za vsako državo glede na podprto radijsko tehnologijo v isti napravi uporabite ustrezno enoto brez zamudnega vnovičnega načrtovanja.

Osnove omrežij LPWAN
Omrežja z nizko porabo in velikim dosegom (Low Power Wide Area Network – LPWAN) so brezžična komunikacijska omrežja, namenjena premostitvi vrzeli med mobilnimi tehnologijami ter omrežji kratkega dosega, kot sta Bluetooth in WiFi. Za IoT so prva namreč predraga, druga pa porabijo preveč energije in so preveč omejena pri prenosu podatkov, zlasti v zgradbah. Po drugi strani pa omrežja LPWAN prenašajo nizke bitne hitrosti na dolge razdalje. Zaradi tega so odlične za načine uporabe, kot so pametni števci, industrijski nadzor in krmiljenje ter pametna mesta. Omejena podatkovna hitrost pomeni, da potrebujejo bistveno manj energije od drugih brezžičnih omrežij z velikim dosegom (Wireless Wide Area Network – W-WAN) in so primerna tudi za baterijsko napajane naprave.Na voljo so tehnologije LPWAN, ki zahtevajo dovoljenje za uporabo (Narrow-Band IoT, Cat-M1), in takšne, ki ne zahtevajo dovoljenja za uporabo (LoRa, SigFox itd.).
Družinski koncept podjetja Telit
Enotna zasnova, možnost uporabe po vsem svetu – temu konceptu sledijo vse enote serij xE910 in xE866 iz podjetja Telit. Predstavniki družine xE910 podpirajo različne tehnologije, hitrosti podatkov in mobilne standarde, kot so GSM/GPRS, UMTS/HSPA+, 1xRTT, EV-DO in LTE za različne kategorije (kat. 1, 3, 4, NB1 ali M1).Uporabniki s tem dobijo potrebno prilagodljivost za svoje izdelke M2M in lahko preprosto prehajajo z 2G na 3G ter 4G. Vsi modeli temeljijo na enakem ohišju z mrežasto razporejenimi priključki (Land Grid Array – LGA), ki meri samo 28,2 x 28,2 mm.Izredno majhne enote družine xE866 velikosti 19 x 15 mm vključujejo standarde GSM/GPRS, UMTS/HSDPA, LTE in LoRa v kombinaciji z Bluetooth Low Energy.

 

Rutronik GmbH,Podružnica v Ljubljani
Motnica 5, 1236 Trzin, Slovenia
E-pošta: rutronik_si@rutronik.com
Tel. +386 1 561 09-80
www.rutronik.com
Tags: