Według raportu, do 2028 r. wartość światowego rynku Internetu rzeczy (IoT) wzrośnie do 1,8 biliona dolarów. Oczekuje się, że fenomenalny rozwój urządzeń IoT zmieni dynamikę biznesową wielu branż. Jednak aby wykorzystać ogromną moc IoT, trzeba mieć podstawową wiedzę na temat technologii łączności IoT, aby czerpać maksymalne korzyści.
W tym wpisie na blogu omówimy popularne technologie łączności IoT, ich zalety, wady i przypadki użycia. Zanim jednak do tego przejdziemy, poznajmy kontekst tych technologii.
Rola technologii łączności w IoT
Aby urządzenia IoT działały prawidłowo, konieczna jest solidna łączność między nimi a serwerami, do których przekazują informacje. Niestety, wiele firm ma tendencję do pomijania krytycznego aspektu łączności IoT podczas instalacji IoT. Zaniedbanie łączności IoT może ostatecznie doprowadzić do niepowodzenia projektu.
Dzieje się tak, ponieważ w wielu przypadkach przekazywanie informacji między urządzeniami IoT a ich serwerami jest zbyt wolne z powodu niewłaściwego doboru technologii łączności. Innym częstym problemem, który pojawia się, gdy nie zostanie wybrana odpowiednia technologia łączności w IoT, jest to, że system nie jest w stanie obsłużyć danych, które muszą być przetwarzane.
Należy zwrócić szczególną uwagę na wybór odpowiedniej technologii łączności w projekcie IoT, ponieważ w ten sposób można przejąć pełną kontrolę nad inteligentnymi strumieniami danych.
Przeanalizowano: Najlepsze technologie łączności IoT
Jeśli chodzi o technologie łączności IoT, użytkownik ma do dyspozycji wiele opcji. Niektóre z nich są już częścią konwencjonalnych systemów IoT, a inne zostały dopiero wprowadzone. Przyjrzyjmy się więc różnym technologiom i ich ofercie, a następnie zdecydujmy, które z nich sprawdzą się w Twoim projekcie.
1. WiFi
WiFi to jedna z najlepszych opcji dla szybkich systemów IoT o dużej ilości danych, działających na niewielkim obszarze. Ma ono przepustowość do 1 Gb/s i działa na wysokiej częstotliwości (co oznacza jeszcze więcej danych do przesłania). Ponadto zapewnia wysoką kompatybilność z różnymi płytkami i może współpracować z przeciętnym routerem WiFi.
Popularne wśród urządzeń IoT w inteligentnych domach, WiFi sprawdza się najlepiej w przypadku urządzeń podłączonych do sieci i urządzeń, które można łatwo naładować, ponieważ jest również energochłonne. Nowoczesne wersje WiFi zwiększyły zasięg i zmniejszyły zużycie energii. Co więcej, na potrzeby IoT opracowano standardy WiFi: WiFi HaLow i HEW.
Zalety:
- Bardzo duża szerokość pasma i szybkość
- Dobra kompatybilność
- Niski koszt
- Łatwa konfiguracja w środowisku wyposażonym w sieć WiFi
Wady:
- Ograniczony zasięg (zwykle do 100 stóp)
- Wysokie zapotrzebowanie na energię (jednak mniejsze niż w przypadku sieci komórkowych)
- Jeśli źródło WiFi jest wyłączone, aplikacja IoT nie może wysyłać danych.
Popularny przypadek użycia:
Wiele aplikacji dla inteligentnych domów korzysta z WiFi. Na przykład inteligentne dzwonki do drzwi z obsługą kamery, które stale nagrywają wideo.
2. Sieci LPWAN
Era sieci LPWAN (LPWA, LPN), czyli sieci rozległych małej mocy, rozpoczęła się wraz z powstaniem aplikacji IoT. LPWAN to technologia łączności IoT, która umożliwia połączenie wielu urządzeń i czujników oddalonych o wiele kilometrów. Ponadto jest ona niedroga, może przenikać przez bariery i nie wymaga mocnej baterii.
Łączność LPWAN zakłada okresowe wysyłanie małych porcji danych i umożliwia urządzeniom IoT lub czujnikom działanie przez wiele lat bez konieczności ładowania. Wadą tej opcji jest jednak większe opóźnienie (czas oczekiwania na wysłanie/odebranie danych) i działa ona tylko z bramą.
Podobnie jak wiele innych technologii łączności wymienionych powyżej, LPWAN jest terminem zbiorczym. W związku z tym wiele platform łączności IoT należy do technologii LPWAN. Jednymi z najpopularniejszych są SigFox, Ingenu i LoRaWAN.
SigFox jest firmą francuską i mimo że jest obecna w ponad 60 krajach, ta opcja łączności jest nadal niedostępna dla wszystkich. Z drugiej strony, LoRaWAN jest otwartą platformą, co oznacza, że każdy może korzystać z tej technologii łączności. Zarówno LoRaWAN, jak i SigFox działają głównie w aplikacjach typu uplink, w których dane są przesyłane w jedną stronę od urządzenia/czujnika do bramy.
Ingenu oferuje swoją własną opcję łączności RPMA, która ma bardziej niezawodny zasięg niż SigFox czy LoRaWAN oraz globalny zasięg. Wśród klientów firmy są m.in. spółki naftowe, dostawcy energii i specjaliści z branży rolniczej.
Zalety
- Duży zasięg mierzony w milach
- Niedroga strona
- Niskie zapotrzebowanie na energię
Wady
- Niska szerokość pasma
- Mniejsza niezawodność (możliwość utraty danych)
- większe opóźnienia.
Popularny przypadek użycia:
Jednym z najbardziej popularnych przypadków biznesowych opisujących wydajność sieci LPWAN są zastosowania IoT w rolnictwie do monitorowania pól. Taka łączność jest idealna dla ogromnych pól z wieloma czujnikami gleby, które wysyłają małe pakiety danych tylko raz na 2-3 godziny.
3. Sieć komórkowa
Uważa się, że nadchodząca technologia 5G na zawsze zmieni technologię IoT. I choć jeszcze tego nie osiągnęliśmy, inne technologie komórkowe już teraz odgrywają istotną rolę w rozwoju IoT.
Technologia komórkowa to rozwiązanie łączności na duże odległości, które zapewnia doskonałą przepustowość, niezawodność przesyłania danych i niskie opóźnienia. Wymaga jednak dużej mocy do obsługi tych wszystkich danych, a ponadto jest droga. Cena zależy od planów oferowanych przez dostawców łączności IoT oraz od ilości przesyłanych danych.
Najpopularniejsze standardy komórkowe to 3G i 4G (LTE). Jednak specjalnie z myślą o IoT opracowano standardy machine to machine (m2m): LTE-M i NB-IoT.
Zalety:
- Niemal globalny zasięg
- Duża szybkość i szerokość pasma
- Niezawodność
Wady:
- Wysoki koszt
- Wysokie wymagania dotyczące zasilania
- Brak zasięgu poza zasięgiem sieci komórkowych
Popularny przypadek użycia:
Innym przykładem z inteligentnego rolnictwa są drony, które wykorzystują łączność komórkową do przesyłania danych wideo i obrazów podczas mapowania pól i monitorowania upraw.
4. Ethernet
Ethernet oferuje niezrównaną niezawodność, nawet większą niż sieć kratowa. Jest to rozwiązanie łączności przewodowej, a jego zasięg zależy od długości przewodu. Ogólnie rzecz biorąc, zapewnia lepsze bezpieczeństwo, solidność i dużą szybkość przesyłania danych.
Plusy:
- Niezawodność, zwłaszcza w trudnym środowisku
- Odporność na zakłócenia
- Bezpieczeństwo
Wady:
- Zasięg ograniczony długością przewodu
- Polega na kablu, więc rozwiązywanie problemów może być trudne.
Popularny przypadek użycia:
System IoT oparty na sieci Ethernet można zbudować na bazie istniejącej sieci kablowej, na przykład w fabryce. Ponadto sieć Ethernet można zainstalować głęboko pod ziemią i zapewnić niezawodną łączność na terenach górniczych.
5. Protokoły siatkowe
Topologia siatki zapewnia doskonałą niezawodność systemu, który składa się z wielu urządzeń zasilanych bateryjnie. W sieci kratowej urządzenia są połączone i wymieniają dane oraz wysyłają dane do Internetu. Jeśli więc jedno urządzenie ulegnie awarii, pozostałe działają bez żadnego ryzyka.
Zigbee i Thread to dwa przykłady połączeń IoT opartych na siatce. Są to standardy łączności IoT o niskim poborze mocy i małej przepustowości, o ograniczonym zasięgu, ale niezawodnej topologii.
Zalety:
- Niskie wymagania energetyczne
- Niezawodność
- Niski koszt
Wady:
- Ograniczony zasięg
- Stosunkowo skomplikowana konfiguracja dla przeciętnego klienta
- Niska szerokość pasma
Wnioski: Która technologia łączności jest odpowiednia dla Ciebie?
Najlepiej byłoby, gdyby użytkownik potrzebował opcji łączności IoT, która zużywa mało energii i może przesyłać duże ilości danych na duże odległości. Ponadto technologia łączności IoT powinna posiadać wszystkie te cechy i być ekonomiczna, aby zapewnić wysoki wskaźnik przyjęcia przez przedsiębiorstwa.
Obecnie nie istnieje jedna technologia IoT, która zapewniałaby wszystkie te cechy. Wybierając najlepszą technologię łączności IoT, należy wyważyć trzy krytyczne parametry łączności, a mianowicie
- Zasięg
- Szerokość pasma
- Zużycie energii.
Nie ma zatem czegoś takiego jak "najlepsza" technologia łączności IoT, a wszystko sprowadza się do znalezienia tej "właściwej". Mamy nadzieję, że ten wpis na blogu pomógł Ci uzyskać jasność w kwestii wyposażenia urządzeń IoT w odpowiednią technologię łączności.
