Η τεχνολογία ασύρματων επικοινωνιών έχει απογειωθεί στην αγορά επειδή παρέχει άνεση και ευελιξία σε ηλεκτρονικές συσκευές και δίκτυα, και η εγκατάστασή του δεν απαιτεί ακριβά καλώδια και καλωδιώσεις. Ο στρατός, βιομηχανία, γεωργία, Οι οικιακές συσκευές και πολλές άλλες βιομηχανίες πρέπει να χρησιμοποιούν τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας. Και κάθε κλάδος απαιτεί διαφορετικά τεχνικά χαρακτηριστικά λόγω της χρήσης και του περιβάλλοντος. Τόσο η τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας όσο και η τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μεγάλης εμβέλειας έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Οι προγραμματιστές πρέπει να επιλέξουν διαφορετικές τεχνολογίες για τις εφαρμογές τους. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε σε βάθος τις διαφορές μεταξύ της τεχνολογίας ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας και της τεχνολογίας ασύρματης επικοινωνίας μεγάλης εμβέλειας. Και θα σας βοηθήσει να αποφασίσετε ποιες ασύρματες τεχνολογίες και λύσεις είναι κατάλληλες για εσάς.
Τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας
Η τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής απόστασης είναι ένα πρωτόκολλο δικτύου στο οποίο οι απομακρυσμένοι κόμβοι συνδέονται σε πολύ μικρές αποστάσεις. Η ραδιοεπικοινωνία μικρής εμβέλειας μπορεί να ελαχιστοποιήσει την ισχύ, Ενταση ΗΧΟΥ, θερμότητα, και κόστος. Διαθέτει επίσης ένα ευρύ φάσμα σεναρίων, τεχνολογίες, και απαιτήσεις, καθιστώντας το την ιδανική λύση για αυτοματισμούς εμπορικών κτιρίων, ανίχνευση θερμοκηπίου υψηλής πυκνότητας, και ενεργειακή παρακολούθηση κατοικιών. Τα περισσότερα υλοποιούνται με τη μορφή μικρών, IC χαμηλού κόστους ή πλήρεις μονάδες plug-in. Ορίζουμε την τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας ως το σύστημα που παρέχει ασύρματη σύνδεση στο εύρος της τοπικής αλληλεπίδρασης και την κατατάσσουμε σε διάφορους τύπους για να κατανοήσετε.
12 τύπους τεχνολογίας ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας
- Bluetooth
- Κυτταρικός
- Wifi
- Ζιγκμπι
- UWB
- ΚΑΙ
- ΙΕΕΕ
- ISM Band
- Επικοινωνίες κοντινού πεδίου
- RFID
- 6Χαμηλό WPAN
- Ζ- κύμα
Bluetooth
Bluetooth είναι μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας που βασίζεται στο IEEE 802.5.1 πρότυπο, που καταναλώνει λιγότερη ενέργεια από το WiFi. Το Bluetooth προοριζόταν αρχικά για μεταφορά δεδομένων από προσωπικό υπολογιστή σε περιφερειακές συσκευές όπως το ποντίκι, πληκτρολόγιο, εκτυπωτής, κινητό τηλέφωνο, ακουστικό, προσωπικός ψηφιακός βοηθός, και τα λοιπά. Για αυτούς τους τύπους εφαρμογών, Το Bluetooth ονομάζεται WPAN(Ασύρματο Προσωπικό Δίκτυο Περιοχής). Το Bluetooth χρησιμοποιεί μια τοπολογία δικτύου αστεριών που επιτρέπει σε ένα απλό δίκτυο έως και επτά συσκευών να επικοινωνούν με ένα μόνο σημείο πρόσβασης.
Το Bluetooth λειτουργεί στο 2.4 Η ζώνη ISM Hz και διαμορφώνεται χρησιμοποιώντας ένα φάσμα εξάπλωσης με άλματα συχνότητας με GFSK, διαφορικό DQPSK, ή (8DPSK. Ο συνολικός βασικός ρυθμός δεδομένων είναι 1mbit/s για το GFSK, 2mbits /s για DQPSK, και 3mbit/s για 8DPSK. Υπάρχουν επίσης 3 επίπεδα ισχύος 0 dBm (1 mW), 4 dBm (2.5 mW) και 20 dBm (100 mW), που καθορίζουν βασικά την απόσταση. Η τυπική απόσταση είναι περίπου δέκα μέτρα με μέγιστη ισχύ πάνω 100 μέτρα και έχει καθαρό μονοπάτι.
ο Μονάδα Bluetooth της MOKOSMART ενσωματώνει το πρωτόκολλο BLE. Το BLE είναι ένας απλός τρόπος διαμόρφωσης μονάδων και εγγραφής δεδομένων από καθιερωμένους φάρους τοποθεσίας και ασύρματους αισθητήρες που τροφοδοτούνται από μπαταρία. Τα εύρη επικοινωνίας είναι 300 πόδια ή λιγότερο, και ευτυχώς, χρησιμοποιεί λίγη ισχύ, γι' αυτό είναι ένα καλό δευτερεύον πρωτόκολλο για λύσεις IoT.
Wi-Fi
Το Wi-Fi είναι μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας που βασίζεται στο IEEE 802.11 πρότυπο σειράς. Χρησιμοποιείται συνήθως σε φορητούς υπολογιστές και επιτραπέζιους υπολογιστές, έξυπνες τηλεοράσεις, smartphones, drones, έξυπνα ηχεία, εκτυπωτές και αυτοκίνητα. Οι ζώνες Wi-Fi έχουν αρκετά υψηλή απορρόφηση και είναι οι πλέον κατάλληλες για χρήση σε οπτική επαφή. Πολλά κοινά εμπόδια, όπως τοίχοι, οικιακές συσκευές, και τα λοιπά., μπορεί να μειώσει σημαντικά το εύρος. Ωστόσο, Βοηθά επίσης στη μείωση των παρεμβολών μεταξύ διαφορετικών δικτύων.
Το IEEE 802.11a λειτουργεί στα 5 GHz με μέγιστο ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 54 Mbps. Τα IEEE 802.11b και IEEE 802.11g λειτουργούν στα 2,4 Ghz με μέγιστους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων 11Mbps και 54Mbps, αντίστοιχα. Επιπλέον, υπάρχουν πολλές διαφορετικές ασύρματες περιοχές συχνοτήτων διαθέσιμες για επικοινωνία WiFi:900 MHz, 2.4 GHz, 5 GHz, 5.9 GHz και 60 Ζώνες GHz. Κάθε εύρος χωρίζεται σε πολλά κανάλια. Κάθε χώρα έχει τους δικούς της κανονισμούς για τα επιτρεπόμενα κανάλια. Η σειρά ζωνών ISM χρησιμοποιείται επίσης ευρέως.
Η ενσωματωμένη μονάδα Wi-Fi είναι διαλειτουργική με οποιονδήποτε κοντινό σταθμό βάσης και έχει τυπική εμβέλεια Wi-Fi έως και 300 πόδια με υψηλή απόδοση. Αυτό αντισταθμίζει εν μέρει την πρόσθετη πολυπλοκότητα διαμόρφωσης του Wi-Fi και το πρόσθετο κόστος των πιο απαιτητικών πρωτοκόλλων, καθιστώντας το ιδανικό για την προσθήκη συσκευών σε ένα υπάρχον δίκτυο. Απλώς βεβαιωθείτε ότι το σχέδιο προετοιμασίας περιλαμβάνει σημαντικούς πόρους για τη διαχείριση πολλαπλών ρυθμίσεων ελέγχου ταυτότητας με την πάροδο του χρόνου.
Ζιγκμπι
Το ZigBee είναι ένα πρωτόκολλο ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας που βασίζεται στο IEEE 802.15.4. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία PAN με χαμηλής κατανάλωσης και μικρά ψηφιακά ραδιόφωνα που είναι φθηνότερα από άλλα ασύρματα προσωπικά δίκτυα (Wpans) όπως Bluetooth ή Wi-Fi και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οικιακό αυτοματισμό και συλλογή δεδομένων ιατρικών συσκευών. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν συστήματα διαχείρισης κυκλοφορίας, ασύρματοι διακόπτες φώτων, μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας με οικιακές οθόνες, και άλλες συσκευές που απαιτούν μικρή εμβέλεια, ασύρματη μετάδοση δεδομένων χαμηλής ταχύτητας. Συνοψίζοντας, Το Zigbee είναι χαμηλής ισχύος, χαμηλό ποσοστό δεδομένων, κοντινή απόσταση (αυτό είναι, προσωπικός χώρος) ασύρματο δίκτυο.
Αυτό το πρότυπο λειτουργεί στις ζώνες ISM χωρίς άδεια χρήσης 2.4 προς την 2.4835 GHz(Οι άξονες Y και Z όχι μόνο ανιχνεύουν την ένταση του μαγνητικού πεδίου αλλά αναλύουν και μοτίβα), 902 προς την 928 MHz(ΗΠΑ και Αυστραλία), και 868 προς την 868.6 MHz(Ευρώπη). ο 16 τα κανάλια κατανέμονται στο 2.4 ζώνη GHz και είναι 5 MHz χωριστά, αν και κάθε κανάλι χρησιμοποιεί μόνο 2 MHz εύρους ζώνης. Το ραδιόφωνο χρησιμοποιεί άμεση κωδικοποίηση ευρέος φάσματος ακολουθίας. Η ψηφιακή ροή το διαχειρίζεται αυτό στον διαμορφωτή. Το BPSK λειτουργεί στο 868 και 915 Ζώνες MHz, και OQPSK λειτουργεί στο 2.4 Ζώνη GHz, μεταδίδοντας 2 bits ανά σύμβολο.
Ο ρυθμός ακατέργαστων ασύρματων δεδομένων για το 2.4 Η ζώνη GHz είναι 250 kbit/s ανά κανάλι, ο 915 Η ζώνη MHz είναι 40 kbit/s ανά κανάλι, και το 868 Η ζώνη MHz είναι 20 kbit/s. Για εφαρμογές εσωτερικού χώρου, 2.4 Το εύρος μετάδοσης GHz είναι 10-20 μέτρα.
UWB
Εξαιρετικά ευρυζωνική ζώνη (UWB) είναι ένα πρότυπο τεχνολογίας ραδιοεπικοινωνιών μικρής εμβέλειας που ορίζεται από την WiMedia Alliance. Μπορεί να χρησιμοποιήσει εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας για να αποφύγει παρεμβολές στην καθορισμένη ζώνη συχνοτήτων του 3.1 ~ 10.6 GHZ για μικρή εμβέλεια, επικοινωνία υψηλού εύρους ζώνης. Η μέγιστη απόσταση επικοινωνίας είναι περίπου δέκα μέτρα. Στις περισσότερες εφαρμογές, η εμβέλεια είναι μικρότερη από μερικά μέτρα. Η ζώνη συχνοτήτων χωρίζεται σε πολλαπλά κανάλια πλάτους 528 mhz. Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων κυμαίνεται από 53mbits/s έως 480mbits/s. Η Uwb παρέχει κυρίως συνδέσεις δεδομένων υψηλής ταχύτητας για τηλεοράσεις, κάμερες, φορητούς υπολογιστές,και τα λοιπά. Οι πρόσφατες εφαρμογές επικεντρώνονται στη συλλογή δεδομένων αισθητήρων, εφαρμογές παρακολούθησης, και τοποθέτηση ακριβείας. Σε αντίθεση με το φάσμα εξάπλωσης, ο τρόπος μετάδοσης του UWB δεν επηρεάζει την παραδοσιακή μετάδοση στενής ζώνης και φορέα στην ίδια ζώνη συχνοτήτων.
ΚΑΙ
Η ασύρματη υπέρυθρη ακτινοβολία υιοθετεί μια χαμηλή συχνότητα, σύνδεση αόρατου φωτός αντί για ραδιόφωνο. Το κύριο εύρος μήκους κύματος είναι 850 ~ 940 μm. Ο πομπός χρησιμοποιεί μια υπέρυθρη δίοδο εκπομπής φωτός, ο δέκτης χρησιμοποιεί έναν ανιχνευτή φωτογραφίας διόδου και έναν ενισχυτή. Τα κύματα φωτός συχνά διαμορφώνονται με σήματα υψηλής συχνότητας, τα οποία με τη σειρά τους κωδικοποιούνται και διαμορφώνονται για να μεταδοθούν.
Το IrDA είναι ένα ξεχωριστό πρότυπο για τη μεταφορά δεδομένων. Η Ένωση Υπέρυθρων Δεδομένων διατηρεί τις προδιαγραφές της. Ο αυξανόμενος ρυθμός κυμαίνεται από 9.6 προς την 115.2 kbits/s, συμπεριλαμβανομένων 4mbit/s, 16mbits /s, 96mbits /s, και 512mbit/s έως 1gbit/s. Νέα πρότυπα για 5 και οι ρυθμοί 10gbit/s βρίσκονται υπό ανάπτυξη, με εμβέλεια μικρότερη από ένα μέτρο.
Το IR έχει πολλά βασικά πλεονεκτήματα. Πρώτα, γιατί είναι φως και όχι ραδιοκύματα, δεν είναι ευαίσθητο σε οποιαδήποτε μορφή ραδιοπαρεμβολών. Δεύτερος, το σήμα του είναι δύσκολο να υποκλαπεί ή να πλαστογραφηθεί, οπότε είναι εξαιρετικά ασφαλές.
Η υπέρυθρη φασματοσκοπία χρησιμοποιήθηκε κάποτε ευρέως στους εκτυπωτές, φορητούς υπολογιστές και κάμερες. Έχει αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από Bluetooth, Wi-Fi και άλλη ασύρματη τεχνολογία επικοινωνίας μικρής εμβέλειας. Στο παρόν, Το τηλεχειριστήριο ραδιοσυχνοτήτων εξακολουθεί να εφαρμόζεται συνήθως στο τηλεχειριστήριο καταναλωτών.
ΙΕΕΕ 802.15.4
ΙΕΕΕ 802.15.4 έχει δημιουργηθεί για την υποστήριξη συνδέσεων από σημείο σε σημείο και ασύρματων δικτύων αισθητήρων. Πολλά ασύρματα πρότυπα χρησιμοποιούν το 802.15.4 στάνταρ ως βάση PHY/MAC
Το πρότυπο ορίζει 3 βασικές αποστάσεις συχνότητας. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μπάντα είναι η παγκόσμια 2.4 Ζώνη ISM GHz. Ο βασικός ρυθμός δεδομένων είναι 250 kbits/s. Το άλλο εύρος είναι το 902-928 Μπάντα MHZ ISM (10 καναλιών) στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο ρυθμός δεδομένων είναι 40 kbits / s ή 250 kbits / s.
Ολα 3 Οι περιοχές διαμορφώνονται χρησιμοποιώντας DSSS με BPSK ή μετατόπιση QPSK. Το ελάχιστο καθορισμένο επίπεδο ισχύος είναι -3 dBm (0.5 mW). 0 Το dBm είναι το ευρέως χρησιμοποιούμενο επίπεδο ισχύος. ΕΝΑ 20 Το επίπεδο DBM είναι για απομακρυσμένες εφαρμογές. Η τυπική εμβέλειά του δεν ξεπερνά τα δέκα μέτρα.
ΙΕΕΕ 802.22
Το IEEE 802.22 πρότυπο, γνωστό και ως Ασύρματο Δίκτυο Περιοχής (ΟΥΡΑΝ) πρότυπο, είναι ένα από τα πιο πρόσφατα ασύρματα πρότυπα IEEE. Έχει σχεδιαστεί για χρήση σε αχρησιμοποίητα τηλεοπτικά κανάλια εκπομπής χωρίς άδεια, που ονομάζεται λευκός χώρος. Το εύρος συχνοτήτων του 6 Τα κανάλια MHZ είναι από 470 MHZ προς 698 MHZ. Ωστόσο, το πρότυπο δεν έχει υιοθετηθεί συνήθως. Το White space radio χρησιμοποιεί ιδιόκτητα πρωτόκολλα και ασύρματα πρότυπα.
802.22 Τα ραδιόφωνα θα πρέπει να πληρούν αυστηρές απαιτήσεις και να βρίσκουν αχρησιμοποίητα κανάλια λόγω πιθανής παρεμβολής με τηλεοπτικούς σταθμούς. Τα ραδιόφωνα χρησιμοποιούν κυκλώματα ευέλικτα στη συχνότητα για να σαρώσουν τα αχρησιμοποίητα κανάλια και να ακούσουν για πιθανά σήματα παρεμβολών. Ένας σταθμός βάσης επικοινωνεί ακτινικά με πολλούς χρήστες σταθερής τοποθεσίας για να αποκτήσει πρόσβαση στο Διαδίκτυο ή άλλες υπηρεσίες.
Το πρότυπο προσφέρει επαρκή φασματική απόδοση για την κάλυψη καναλιών πολλαπλών χρηστών με ταχύτητες λήψης έως και 1.5 Mbit/s και ταχύτητες μεταφόρτωσης του 384 kbit/s. Ο μέγιστος ρυθμός δεδομένων ανά κανάλι 6 Mhz είναι μεταξύ 18 και 22 bits/s. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του 22 είναι ότι χρησιμοποιεί τόσο VHF όσο και χαμηλές συχνότητες UHF και μπορεί να παρέχει συνδέσεις πολύ μεγάλης εμβέλειας. Με μέγιστη επιτρεπόμενη αποτελεσματική ισοτροπική ακτινοβολούμενη ισχύ (EIRP) του 4 W, ένα εύρος σταθμών βάσης από 100 χιλιόμετρα (σχεδόν 60 μου) είναι δυνατόν.
Μπάντα ISM
Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη ζώνη συχνοτήτων ISM είναι 2.4- έως 2.483-ghz για Wi-Fi, ασύρματα τηλέφωνα, Bluetooth, 802.15.4 ραδιόφωνο, και τα λοιπά. Η δεύτερη πιο δημοφιλής ζώνη είναι η ζώνη 902-928-mhz.
Άλλες ευρέως χρησιμοποιούμενες συχνότητες ISM είναι 315 MHz για εφαρμογές RKE και άνοιγμα γκαραζόπορτας και 433 MHz για απομακρυσμένη παρακολούθηση θερμοκρασίας. Άλλες λιγότερο συχνά υιοθετούμενες συχνότητες είναι 13.56 MHz, 27 MHz, και 72 MHz.
Η επικοινωνία κοντινού πεδίου
Το Near Field Communication είναι μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας εξαιρετικά μικρής εμβέλειας, κυρίως για παρόμοιες εφαρμογές και ασφαλείς συναλλαγές πληρωμών. Έχει μέγιστο εύρος περίπου 20 cm και τυπική απόσταση σύνδεσης του 4 προς την 5 εκ. Αυτή η μικρή απόσταση αυξάνει την ασφάλεια της σύνδεσης, το οποίο είναι επίσης κρυπτογραφημένο. Πολλά smartphone διαθέτουν δυνατότητες NFC, και ο στόχος είναι να εφαρμοστεί ένα σύστημα πληρωμών NFC όπου οι καταναλωτές μπορούν να πατούν και να πληρώνουν με τα τηλέφωνά τους.
Το NFC χρησιμοποιεί τη συχνότητα διαχείρισης ISM του 13.56 MHz. Σε αυτή τη χαμηλότερη συχνότητα, την κεραία βρόχου εκπομπής και την κεραία βρόχου λήψης. Η μετάδοση γίνεται μέσω του μαγνητικού πεδίου του σήματος αντί του ηλεκτρικού πεδίου που το συνοδεύει.
Το NFC χρησιμοποιείται επίσης για την ανάγνωση ετικετών. Η ετικέτα χωρίς τροφοδοσία μετατρέπει το σήμα RF σε τροφοδοτικό DC που παρέχει πληροφορίες για συγκεκριμένες εφαρμογές στον επεξεργαστή και τη μνήμη. Πολλά τσιπ πομποδέκτη NFC μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την υλοποίηση νέων εφαρμογών, και υπάρχουν πολλά πρότυπα.
Αναγνώριση ραδιοσυχνοτήτων
Αναγνώριση ραδιοσυχνοτήτων (RFID) χρησιμοποιείται κυρίως για την αναγνώριση, εγκατάσταση, παρακολούθηση και διαχείριση του αποθέματος. Ένας κοντινός αναγνώστης στέλνει ένα σήμα RF υψηλής ισχύος για να τροφοδοτήσει την παθητική ετικέτα και στη συνέχεια διαβάζει τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη της ετικέτας.
Ετικέτες RFID είναι επίπεδες, φτηνός, μικρό και μπορεί να προσαρτηθεί σε οτιδήποτε χρειάζεται να εντοπιστεί ή να παρακολουθηθεί. Σε ορισμένες εφαρμογές, έχουν αντικαταστήσει τους γραμμωτούς κωδικούς. Το RFID υιοθετεί τη συχνότητα ISM του 13.56 MHz, αλλά χρησιμοποιούνται και άλλες συχνότητες, συμπεριλαμβανομένου 125 kHz, 134.5 kHz, και συχνότητες στην περιοχή 902-928-MHz. Υπάρχουν διάφορα πρότυπα ISO/IEC.
6 Χαμηλό WPAN
6Χαμηλό WPAN αναφέρεται σε πρωτόκολλα IPv6 σε ασύρματα PAN χαμηλής κατανάλωσης. Αναπτύχθηκε από το ITEF, προσφέρει έναν τρόπο μετάδοσης πρωτοκόλλων Διαδικτύου IPv4 και IPv6 μέσω ασύρματων δικτύων χαμηλής κατανάλωσης πλέγματος και συνδέσεων peer-to-peer. Το RFC4944 επιτρέπει επίσης την υλοποίηση του IoT στις μικρότερες απομακρυσμένες συσκευές. Αυτό το πρωτόκολλο παρέχει ρουτίνες ενθυλάκωσης και συμπίεσης κεφαλίδων για 802.15.4 ραδιόφωνο.
Ζ – κύμα
Το Z-wave είναι μια τεχνολογία ασύρματου δικτύου μικρής εμβέλειας με έως 232 κόμβοι. Ο ασύρματος πομποδέκτης λειτουργεί στη ζώνη ISM (908.42 MHz) στις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά, αλλά χρησιμοποιεί άλλες συχνότητες σύμφωνα με τους εθνικούς κανονισμούς. Η λειτουργία διαμόρφωσης είναι GFSK. Οι τιμές δεδομένων περιλαμβάνουν 9600 bits/ SEC και 40 bits/ SEC. Σε συνθήκες ελεύθερου χώρου, η απόσταση μπορεί να είναι μέχρι 30 μέτρα. Το εύρος διείσδυσης μέσω του τοίχου είναι πολύ μικρότερο. Οι κύριες εφαρμογές του Z-wave είναι οι θερμοστάτες, κλειδαριές πόρτας, οικιακός αυτοματισμός, φωτισμός, ανιχνευτές καπνού, ασφάλεια και άλλες οικιακές συσκευές.
Σύγκριση μεταξύ UWB, Ασύρματος Χαρακτηριστικά, Ζιγκμπι, και Bluetooth
Τυπικές εφαρμογές της τεχνολογίας ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας
Το ασύρματο είναι μια απλή και χαμηλού κόστους προσθήκη σε σχεδόν κάθε νέο προϊόν, και μπορεί επίσης να βελτιώσει την άνεση, εκτέλεση, ή μάρκετινγκ.
Νοικοκυριό
Τα ηλεκτρονικά είδη οικιακής χρήσης είναι φορτωμένα με ασύρματο. Σχεδόν όλα τα προϊόντα ψυχαγωγίας διαθέτουν τηλεχειριστήρια υπερύθρων. Μέτρηση ενέργειας και αξεσουάρ οθόνες, απομακρυσμένα θερμόμετρα, ασύρματοι θερμοστάτες, και άλλες συσκευές παρακολούθησης καιρού, συστήματα ασφαλείας, ανοιχτήρια γκαραζόπορτας, Οι έξυπνοι αισθητήρες στάθμευσης είναι επίσης συνδεδεμένοι στο ασύρματο δίκτυο. Σχεδόν κάθε οικογένεια έχει σύνδεση Wi-Fi.
Εμπορικός
Ασύρματη παρακολούθηση θερμοκρασίας και υγρασίας, Ο έλεγχος φωτισμού και οι ασύρματοι θερμοστάτες χρησιμοποιούνται συνήθως σε εμπορικές εφαρμογές. Ορισμένες κάμερες παρακολούθησης βίντεο χρησιμοποιούν ασύρματο αντί για ομοαξονικά καλώδια. Τα ασύρματα συστήματα πληρωμών για κινητά τηλέφωνα υπόσχονται να φέρουν επανάσταση στο εμπόριο.
Βιομηχανία
Οι ενσύρματες συνδέσεις αντικαθίστανται σταδιακά από ασύρματες στη βιομηχανία. Απομακρυσμένη παρακολούθηση της ροής, υγρασία, θερμοκρασία, και η πίεση είναι κοινές εφαρμογές. Ασύρματος έλεγχος ρομπότ, βιομηχανικές διεργασίες και εργαλειομηχανές προάγουν την ευκολία και ενισχύουν την οικονομία στις βιομηχανικές ρυθμίσεις. Η τεχνολογία M2M ανοίγει την πόρτα σε πολλές εφαρμογές όπως ο εντοπισμός θέσης αυτοκινήτου (GPS) και παρακολούθηση μηχανών αυτόματης πώλησης. Το IoT είναι κυρίως ασύρματο. Η τεχνολογία αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων καθιστά δυνατή την παρακολούθηση και τον εντοπισμό σχεδόν οτιδήποτε πιο εύκολα.
Τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μεγάλης εμβέλειας
Οι απομακρυσμένες ασύρματες τεχνολογίες IoT αποτελούν τη βάση του LPWAN. Οι τελικές συσκευές χαμηλής κατανάλωσης συνδέονται σε πύλες, που μεταδίδουν δεδομένα σε άλλους διακομιστές και συσκευές δικτύου. Η συσκευή δικτύου αξιολογεί τα δεδομένα που λαμβάνονται και ελέγχει την τελική συσκευή. Ως εκ τούτου, το πρωτόκολλο έχει σχεδιαστεί ειδικά για συσκευές χαμηλής κατανάλωσης, μειωμένο λειτουργικό κόστος και δυνατότητες εξ αποστάσεως. Υπάρχουν πολλές τεχνολογίες LPWAN που παρέχουν διαφορετικές επιδόσεις, επιχειρηματικά μοντέλα, και ούτω καθεξής, για την κάλυψη των αναγκών διαφορετικών εφαρμογών. Παρακολούθηση Βιομηχανικού Πάρκου, έργα έξυπνης πόλης, έργα έξυπνης πόλης, και η εξόρυξη ή η γεώτρηση εξ αποστάσεως είναι εφαρμογές που χρησιμοποιούνται συνήθως.
LoRaWAN
LoRaWAN είναι ένα CSS (Chirp Spread Spectrum) διαμορφωμένο πρότυπο που αναπτύχθηκε από τη SEMTECH που λειτουργεί σε 900 MHz, 868 MHz και 400 MHz. Οι λύσεις LoRaWAN προσφέρουν συγκεκριμένα προϊόντα για την πύλη και τον αισθητήρα ασύρματων επικοινωνιών. Βελτιστοποιημένο για μικρά ωφέλιμα φορτία και περισσότερες από χιλιάδες συσκευές ανά πύλη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λειτουργίες τροφοδοσίας χαμηλής καθυστέρησης και λειτουργίες μπαταρίας χαμηλής ισχύος.
Η επικοινωνία LoRa είναι κάπως ανθεκτική στην ανίχνευση και τις παρεμβολές και δεν επηρεάζεται από την προκατάληψη Doppler και μπορεί να διεισδύσει σε εμπόδια.
Το LoRa παρέχει πολλές παραμέτρους που μπορούν να τροποποιηθούν για να προσαρμόσουν την αντιστάθμιση μεταξύ εύρους και ταχύτητας δεδομένων (0.3 KBPS~50 KBPS), όπως ο παράγοντας διάδοσης. Το LoRa είναι μια τεχνολογία φυσικού επιπέδου, και LoRaWAN[20] είναι ένα ανοιχτό πρωτόκολλο που υποστηρίζεται από τη LoRa Alliance για το επίπεδο MAC και το επίπεδο δικτύου. Το LoRaWAN περιγράφει τρεις τύπους συσκευών. Στο περίπου, Η κλάση Α είναι μια συσκευή εξαιρετικά περιορισμένης ενέργειας, Η κατηγορία Β είναι μια συσκευή μέτριας περιορισμένης ενέργειας, και η κλάση C είναι μια συσκευή πάντα ενεργοποιημένη. Ο αισθητήρας LoRaWAN καταναλώνει πολύ λίγη ισχύ και έχει οπτική επαφή έως και 100 χλμ με επικοινωνία 2 κατευθύνσεων. Τυπικές εφαρμογές που δεν βρίσκονται σε άμεση επαφή μπορεί να είναι μέχρι 20 χιλιόμετρα. Οι πύλες συνδέουν πολλές συσκευές και διαχειρίζονται μέσω μιας πλατφόρμας cloud για να προσφέρουν επεκτασιμότητα σε κλίμακα.
Βοηθητικές εφαρμογές, παρακολούθηση αποθέματος, έξυπνη μέτρηση, αυτοκινητοβιομηχανία, και η παρακολούθηση πωλήσεων είναι συνήθως χρησιμοποιούμενη ασύρματη τεχνολογία LoRa μεγάλης εμβέλειας.
Εδώ είναι οι διάφορες τεχνικές παράμετροι του LoRa:
Η MOKOSMART παρέχει μονάδες LoRaWAN, πύλες, και συσκευές τερματικού κόμβου. Εάν σκέφτεστε να αναπτύξετε την τεχνολογία Lorawan,τότε η ολοκληρωμένη λύση μας μπορεί να είναι η επιλογή σας.
Σιγκ Φοξ
Το SigFox είναι μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μεγάλης εμβέλειας, προσαρμοσμένη για τηλεχειρισμό (30-50 από λιμάνια σε πόλεις μέχρι γκαράζ στάθμευσης, 3-10 χλμ σε αστικές περιοχές), χαμηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων (μέχρι και 12 byte ανά μήνυμα). 140 μηνύματα ανά τελική συσκευή ανά ημέρα, και κατά προτίμηση λειτουργίες χαμηλής ισχύος. Το SigFox χρησιμοποιεί τη ζώνη sub-GHz και χρησιμοποιεί τεχνολογία υπερστενής ζώνης διαμόρφωσης BPSK. Η τερματική συσκευή που χρησιμοποιεί την τεχνολογία SigFox μεταδίδει τα δεδομένα στο σταθμό βάσης SigFox, το οποίο στη συνέχεια προωθεί τα δεδομένα στον διακομιστή cloud SigFox. Η επεξεργασία των δεδομένων γίνεται εδώ.
Το SigFox δεν απαιτεί κάρτα SIM. Ο αριθμός αυτών των μηνυμάτων και ο αριθμός των μηνυμάτων που αποστέλλονται ανά ημέρα καθορίζουν την τιμή. Παρακολούθηση τοποθεσίας, Η απλή μέτρηση και τα βασικά συστήματα συναγερμού είναι εφαρμογές μονόδρομων συστημάτων. Το σήμα αποστέλλεται πολλές φορές στο “εξασφαλίζω” ότι υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στα μηνύματα, όπως η μικρή διάρκεια ζωής της μπαταρίας των εφαρμογών που τροφοδοτούνται από μπαταρία και η έλλειψη ικανότητας διασφάλισης ότι τα μηνύματα λαμβάνονται από τον πύργο.
Εδώ είναι οι διάφορες τεχνικές παράμετροι του SigFox:
LTE-M
3Η GPP δημιούργησε το LTE Machine Type Communication (LTE-M) πρότυπο. Το Lte-m εκπέμπει στην αδειοδοτημένη ζώνη sub-GHz, με συχνότητες που κυμαίνονται από 700 προς την 900 MHz. Οι ρυθμοί δεδομένων ανερχόμενης και κατερχόμενης ζεύξης είναι περίπου 1 Mbps. Αυτή η προσέγγιση χαμηλής κατανάλωσης μπορεί να βοηθήσει στην επέκταση των τελικών συσκευών που τροφοδοτούνται με μπαταρία’ ζωή έως και 10 προς την 20 χρόνια. Το Lte-m χρησιμοποιεί επίσης την υπάρχουσα ασύρματη υποδομή κινητής τηλεφωνίας για να το κάνει πιο ισχυρό και ασφαλές για υπηρεσίες με υψηλές απαιτήσεις ποιότητας.
Ωστόσο, ένα μειονέκτημα του LTE-M είναι το υψηλό κόστος χρήσης αδειοδοτημένων κυψελοειδών ασύρματων δικτύων. Κάθε τερματική συσκευή απαιτεί τη δική της κάρτα SIM, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένο κόστος συντήρησης και εγκατάστασης, καθώς και λειτουργικά έξοδα. Εξάλλου, η τρέχουσα δραστηριότητα της κάρτας SIM LTE-M είναι σχετικά πολύπλοκη.
Έξυπνη μέτρηση, έξυπνες πόλεις, έξυπνα κτίρια, συνδεδεμένη υγεία, και οι μεταφορές αυτοκινήτων είναι βασικές εφαρμογές του LTE-M.
Ακολουθούν οι τεχνικές παράμετροι του LTE-M:
Στενής ζώνης Internet of Things (NB-IoT)
Στενής ζώνης Internet of Things (NB-IoT), επίσης γνωστό ως LTE Cat NB1, είναι ένα άλλο παράγωγο του προτύπου LTE. Βασίζεται σε επικοινωνία στενής ζώνης και χρησιμοποιεί εύρος ζώνης 180 kHz. Σαν άποτέλεσμα, οι ρυθμοί δεδομένων μειώνονται σημαντικά (σχετικά με 250 KBPS για κατερχόμενη σύνδεση και 20 KBPS για uplink), γεγονός που καθιστά δύσκολη την εφαρμογή των ενημερώσεων FotA με το NB-IoT. Nb-IoT μπορεί να χρησιμοποιηθεί 3 διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας: guard-band LTE, αυτόνομο και εντός ζώνης. Η λειτουργία in-band χρησιμοποιεί τη ζώνη συχνοτήτων LTE, η προστατευμένη ζώνη συχνοτήτων χρησιμοποιεί το αχρησιμοποίητο τμήμα της ζώνης συχνοτήτων LTE, και η ανεξάρτητη ζώνη συχνοτήτων χρησιμοποιεί την αποκλειστική ζώνη συχνοτήτων (όπως η ζώνη συχνοτήτων GSM). Το NB-IoT δεν υποστηρίζει handoff και δεν αξίζει να το λάβετε υπόψη για εφαρμογές IoT για κινητές συσκευές.
5σολ
5Το G είναι η τελευταία καινοτομία στην τεχνολογία δικτύων κινητής τηλεφωνίας που αναπτύσσεται αυτήν τη στιγμή. 5Το G στοχεύει να επιτρέψει την επικοινωνία εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, χρησιμοποιώντας και τις δύο υψηλές συχνότητες (π.χ., 60 GHz) και ευρυζωνικότητας [16]. Στοχεύει στην παροχή πολύ υψηλών ρυθμών δεδομένων (1-10 Gbps). Αυτή δεν φαίνεται να είναι προτιμότερη λύση όταν εξετάζετε αντικείμενα IoT με περιορισμένη ενέργεια. Εξάλλου, η τεχνολογία δεν είναι ακόμη διαθέσιμη εκτός των εργαστηρίων δοκιμών. Επί του παρόντος, 5Ο G στοχεύει δύο πράγματα: μεγάλης κλίμακας mMTC και cMTC αξιοποιώντας εξαιρετικά αξιόπιστη και χαμηλή λανθάνουσα επικοινωνία (URLLC). Εκτός από το eMTC και το NB-IoT, δεν έχει καθοριστεί συγκεκριμένος σχεδιασμός λύσης για το 5G IoT.
Συνδυασμένο διάλυμα: μικρή απόσταση + μεγάλη απόσταση
Υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα στην επικοινωνία είτε σε μεγάλες είτε σε κοντινές αποστάσεις. Έτσι, ωρες ωρες, η καλύτερη λύση είναι να συνδυάσετε πολλούς διαφορετικούς τύπους σύνδεσης. Για παράδειγμα, σε απομακρυσμένες περιβαλλοντικές εφαρμογές τηλεπισκόπησης, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής απόστασης Zigbee για να καλύψετε πυκνά μια σχετικά μικρή περιοχή, όπως μια εξέδρα πετρελαίου, και μετά στείλτε δεδομένα πίσω σε ένα κέντρο τηλεχειρισμού μέσω απομακρυσμένου ραδιοφώνου. Σε λιγότερο απομακρυσμένα μέρη, αυτή μπορεί επίσης να είναι μια καλή επιλογή για το ταξίδι επιστροφής εάν έχετε κινητό τηλέφωνο. Το ίδιο δίκτυο επιτρέπει επίσης ένα BLE πολύ μικρής εμβέλειας, επιτρέποντας τη διαμόρφωση των αισθητήρων απευθείας από ένα τοπικό smartphone. Ο συνδυασμός πολλών πρωτοκόλλων δημιουργεί την ιδανική λύση Internet of Things.
Όπως παρακάτω είναι μια επισκόπηση της κατανάλωσης ενέργειας, πρωτόκολλο, και ταχύτητα δεδομένων.
Λίστα επιλογής ασύρματων εφαρμογών
Πώς βρίσκουμε την καλύτερη λύση? Πρώτα, πρέπει να λάβετε υπόψη όλες τις μεταβλητές, συμπεριλαμβανομένου:
- Εύρος: Ποια είναι η μέγιστη και η ελάχιστη απόσταση από τον πομπό στον δέκτη? Είναι η απόσταση μεταβλητή ή σταθερή?
- Duplex ή simplex: Είναι η εφαρμογή μονοκατευθυντική ή αμφίδρομη? Οι μονόδρομες διαδρομές απαιτούνται μόνο για ορισμένες εφαρμογές τηλεχειρισμού και εφαρμογές παρακολούθησης.
- Ο αριθμός των κόμβων: Πόσοι πομποί/δέκτες θα απαιτηθούν? Σε ένα απλούστερο σύστημα απαιτούνται μόνο δύο κόμβοι. Εάν εμπλέκεται ένα δίκτυο συσκευών, πρέπει να καθορίσετε πόσοι πομποί και δέκτες πρέπει να αναπτυχθούν και να καθορίσετε τις αλληλεπιδράσεις τους.
- Ρυθμός δεδομένων: Ποια είναι η ταχύτητα με την οποία μεταφέρονται τα δεδομένα? Χαμηλή ταχύτητα για παρακολούθηση ή υψηλή ταχύτητα για μετάδοση βίντεο? Η χαμηλότερη ταχύτητα είναι ευεργετική για τη βελτίωση της αντίστασης στο θόρυβο και της αξιοπιστίας του συνδέσμου.
- Πιθανές παρεμβολές: Υπάρχουν άλλες ασύρματες συσκευές και συστήματα κοντά;? Ή θόρυβος από ηλεκτροφόρα καλώδια, μηχανήματα, και άλλες πηγές παρεμβολών.
- περιβάλλον: Η εφαρμογή γίνεται σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους? Αν είναι στην ύπαιθρο, υπάρχουν εμπόδια από κατασκευές όπως κτίρια, οχήματα, δέντρα, και τα λοιπά? Αν σε εσωτερικό χώρο, υπάρχουν αντικείμενα που εμποδίζουν το σήμα?
- Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος: Υπάρχει τροφοδοτικό AC? Αν όχι, χρησιμοποιήστε την μπαταρία. Η προσθήκη ασύρματης σύνδεσης θα αυξήσει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας της εφαρμογής? Είναι δυνατή η συλλογή ενέργειας ή η ηλιακή ενέργεια? Μέγεθος μπαταρίας, Διάρκεια Ζωής, απαιτήσεις χρέωσης, διαστήματα αντικατάστασης μπαταρίας, και το σχετικό κόστος είναι επίσης σημαντικά ζητήματα.
- Ρυθμιστικά θέματα: Η αδειοδότηση FCC απαιτείται από ορισμένες ασύρματες τεχνολογίες. Οι περισσότερες ασύρματες τεχνολογίες για εφαρμογές μικρής εμβέλειας είναι χωρίς άδεια.
- Μέγεθος και Χώρος: Υπάρχει αρκετός χώρος για ασύρματα κυκλώματα? Θυμάμαι, όλες οι ασύρματες συσκευές απαιτούν κεραίες. Ενώ τα κυκλώματα μπορούν να χωρέσουν σε τσιπ μεγέθους χιλιοστού, οι κεραίες μπορούν να πιάσουν περισσότερο χώρο.
- Τέλος άδειας: Ορισμένες ασύρματες τεχνολογίες ενδέχεται να απαιτούν από τους χρήστες να εγγραφούν σε έναν οργανισμό ή να πληρώσουν δικαιώματα για τη χρήση της τεχνολογίας.
- Ασφάλεια: Εάν υπάρχει πρόβλημα ασφάλειας έναντι της πειρατείας και άλλης κακής χρήσης, μπορεί να χρειαστεί κρυπτογράφηση και έλεγχος ταυτότητας.
- Απόδοση των επενδύσεων: Πόσο κοστίζει το σύστημα? Η απόδοση της επένδυσής σας καλύπτει το κόστος σας;?
Όποια εμβέλεια ραδιοφώνου χρειάζεστε, Το MOKOSMART μπορεί να σας βοηθήσει να προχωρήσετε περαιτέρω. Για περισσότερες πληροφορίες, συνιστούμε να δείτε μια επισκόπηση του ρόλου των συσκευών IoT και τον οδηγό μας για την επιλογή αρχιτεκτονικής.
Χρειάζεστε πρακτική υποστήριξη σχεδιασμού? Οι ειδικοί στον ασύρματο σχεδιασμό της MOKOSMART μπορούν να προσαρμόσουν τα σχέδια για να λύσουν τα πιο δύσκολα προβλήματα επικοινωνίας. Είμαστε εδώ για να σας βοηθήσουμε να αξιολογήσετε αυτούς τους παράγοντες και να επιλέξετε την ιδανική λύση για τις ανάγκες του έργου σας.
Συνεχίστε την ανάγνωση Σχετικά με την τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας που διαθέτουμε
