เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายเริ่มเข้าสู่ตลาดเพราะอำนวยความสะดวกและความยืดหยุ่นให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครือข่าย, และการติดตั้งไม่ต้องใช้สายเคเบิลและสายไฟราคาแพง. ทหาร, อุตสาหกรรม, เกษตรกรรม, เครื่องใช้ในบ้านและอุตสาหกรรมอื่น ๆ จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย. และแต่ละอุตสาหกรรมต้องการคุณสมบัติทางเทคนิคที่แตกต่างกันเนื่องจากการใช้งานและสภาพแวดล้อม. ทั้งเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นและเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะไกลมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง. นักพัฒนาจำเป็นต้องเลือกเทคโนโลยีที่แตกต่างกันสำหรับแอปพลิเคชันของตน. ในบทความนี้, เราจะหารืออย่างลึกซึ้งถึงความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นและเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะไกล. และช่วยคุณตัดสินใจว่าเทคโนโลยีไร้สายและโซลูชันใดที่เหมาะกับคุณ.
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้น
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะทางสั้นเป็นโปรโตคอลเครือข่ายที่โหนดระยะไกลเชื่อมต่อกันในระยะทางที่สั้นมาก. วิทยุสื่อสารระยะสั้นสามารถลดกำลังไฟได้, ปริมาณ, ความร้อน, และค่าใช้จ่าย. นอกจากนี้ยังมีสถานการณ์ที่หลากหลาย, เทคโนโลยี, และข้อกำหนด, ทำให้เป็นโซลูชั่นที่เหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติในอาคารพาณิชย์, การตรวจจับเรือนกระจกที่มีความหนาแน่นสูง, และการตรวจสอบพลังงานที่อยู่อาศัย. ส่วนใหญ่จะดำเนินการในรูปแบบของขนาดเล็ก, IC ต้นทุนต่ำหรือโมดูลปลั๊กอินที่สมบูรณ์. เราให้คำจำกัดความของเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นว่าเป็นระบบที่ให้การเชื่อมต่อไร้สายในช่วงของการโต้ตอบเฉพาะที่ และแสดงรายการเป็นหลายประเภทเพื่อให้คุณเข้าใจ.
12 ประเภทของเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้น
- บลูทู ธ
- เซลลูล่าร์
- Wifi
- Zigbee
- UWB
- และ
- IEEE
- ไอเอสเอ็มแบนด์
- การสื่อสารระยะใกล้
- RFID
- 6LoWPAN
- Z- คลื่น
บลูทู ธ
บลูทู ธ เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นที่ใช้ IEEE 802.5.1 มาตรฐาน, ซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่า WiFi. เดิมที Bluetooth ถูกกำหนดให้ถ่ายโอนข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลไปยังอุปกรณ์ต่อพ่วง เช่น เมาส์, คีย์บอร์ด, เครื่องพิมพ์, โทรศัพท์มือถือ, ชุดหูฟัง, ผู้ช่วยดิจิทัลส่วนบุคคล, ฯลฯ. สำหรับการใช้งานประเภทนี้, บลูทูธเรียกว่า WPAN(เครือข่ายส่วนบุคคลไร้สาย). Bluetooth ใช้โทโพโลยีเครือข่ายแบบดาวที่ช่วยให้เครือข่ายอย่างง่ายที่มีอุปกรณ์สูงสุดเจ็ดเครื่องสามารถสื่อสารกับจุดเชื่อมต่อเดียวได้.
บลูทูธทำงานใน 2.4 เฮิร์ตซ์ ISM แบนด์และมอดูเลตโดยใช้สเปกตรัมสเปกตรัมกระโดดข้ามความถี่ด้วย GFSK, ดิฟเฟอเรนเชียล DQPSK, หรือ (8ปสก. อัตราข้อมูลพื้นฐานทั้งหมดคือ 1mbit /s สำหรับ GFSK, 2mbits /s สำหรับ DQPSK, และ 3mbits /s สำหรับ 8DPSK. นอกจากนี้ยังมี 3 ระดับพลัง 0 dBm (1 มิลลิวัตต์), 4 dBm (2.5 มิลลิวัตต์) และ 20 dBm (100 มิลลิวัตต์), ซึ่งโดยทั่วไปกำหนดระยะทาง. ระยะมาตรฐานอยู่ที่ประมาณ 10 เมตร โดยมีกำลังสูงสุดเกิน 100 เมตรและมีทางเดินชัดเจน.
NS โมดูลบลูทูธ ของ MOKOSMART รวมโปรโตคอล BLE. BLE เป็นวิธีง่ายๆ ในการกำหนดค่าโมดูลและบันทึกข้อมูลจากบีคอนระบุตำแหน่งและเซ็นเซอร์ไร้สายที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่. ช่วงการสื่อสารคือ 300 ฟุตหรือน้อยกว่า, และโชคดี, มันใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย, นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมโปรโตคอลนี้จึงเป็นโปรโตคอลรองที่ดีสำหรับโซลูชัน IoT.
Wi-Fi
Wi-Fi เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นที่ใช้ IEEE 802.11 มาตรฐานซีรีส์. เป็นที่นิยมใช้ในแล็ปท็อปและเดสก์ท็อป PCS, สมาร์ททีวี, สมาร์ทโฟน, โดรน, ลำโพงอัจฉริยะ, เครื่องพิมพ์และรถยนต์. แบนด์ Wi-Fi มีการดูดซับค่อนข้างสูงและเหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานในแนวสายตา. อุปสรรคทั่วไปมากมาย, เช่น ผนัง, เครื่องใช้ในครัวเรือน, เป็นต้น, อาจลดระยะได้อย่างมาก. อย่างไรก็ตาม, นอกจากนี้ยังช่วยลดสัญญาณรบกวนระหว่างเครือข่ายต่างๆ.
IEEE 802.11a ทำงานที่ 5GHz พร้อมอัตราข้อมูลสูงสุด 54Mbps. IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ทำงานที่ 2.4GHz พร้อมอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 11Mbps และ 54Mbps, ตามลำดับ. นอกจากนี้, มีช่วงความถี่ไร้สายที่แตกต่างกันหลายช่วงสำหรับการสื่อสารผ่าน WiFi:900 MHz, 2.4 GHz, 5 GHz, 5.9 GHz และ 60 แถบความถี่ GHz. แต่ละช่วงแบ่งออกเป็นหลายช่อง. แต่ละประเทศมีข้อบังคับของตนเองเกี่ยวกับช่องสัญญาณที่อนุญาต. ช่วงแบนด์ ISM ยังใช้กันอย่างแพร่หลาย.
โมดูลในตัว Wi-Fi สามารถทำงานร่วมกันได้กับสถานีฐานที่อยู่ใกล้เคียง และมีช่วง Wi-Fi มาตรฐานสูงสุด 300 ฟุตด้วยปริมาณงานสูง. สิ่งนี้ช่วยชดเชยความซับซ้อนในการกำหนดค่าเพิ่มเติมของ Wi-Fi และค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของโปรโตคอลที่กินไฟมากขึ้นได้บางส่วน, ทำให้เหมาะสำหรับการเพิ่มอุปกรณ์ในเครือข่ายที่มีอยู่. เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่าแผนการเตรียมการของคุณมีทรัพยากรมากมายสำหรับจัดการการตั้งค่าการรับรองความถูกต้องหลายรายการเมื่อเวลาผ่านไป.
Zigbee
ZigBee เป็นโปรโตคอลการสื่อสารไร้สายระยะสั้นที่ใช้ IEEE 802.15.4. ใช้เพื่อสร้าง PAN ด้วยพลังงานต่ำและวิทยุดิจิตอลขนาดเล็กที่มีราคาถูกกว่าเครือข่ายส่วนบุคคลไร้สายอื่นๆ (Wpans) เช่น Bluetooth หรือ Wi-Fi และสามารถใช้สำหรับการเก็บข้อมูลอัตโนมัติภายในบ้านและการเก็บข้อมูลอุปกรณ์ทางการแพทย์. แอพพลิเคชั่นรวมระบบจัดการจราจร, สวิตช์ไฟแบบไร้สาย, มิเตอร์ไฟฟ้าพร้อมจอแสดงผลภายในบ้าน, และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ต้องการระยะใกล้, การส่งข้อมูลไร้สายอัตราต่ำ. สรุป, Zigbee เป็นพลังงานต่ำ, อัตราข้อมูลต่ำ, ระยะใกล้ (นั่นคือ, พื้นที่ส่วนบุคคล) เครือข่ายไร้สาย.
มาตรฐานนี้ทำงานในแถบ ISM ที่ไม่มีใบอนุญาตของ 2.4 ถึง 2.4835 GHz(ทั่วโลก), 902 ถึง 928 MHz(สหรัฐอเมริกาและออสเตรเลีย), และ 868 ถึง 868.6 MHz(ยุโรป). NS 16 จัดสรรช่องรายการไว้ใน 2.4 ย่านความถี่ GHz และเป็น 5 MHz ออกจากกัน, แม้ว่าแต่ละช่องจะใช้แบนด์วิธเพียง 2MHz เท่านั้น. วิทยุใช้การเข้ารหัสสเปกตรัมสเปกตรัมแบบลำดับโดยตรง. สตรีมดิจิทัลจัดการสิ่งนี้ในโมดูเลเตอร์. BPSK ดำเนินการใน 868 และ 915 แถบความถี่ MHz, และ OQPSK ดำเนินการใน 2.4 ย่านความถี่ GHz, กำลังส่ง 2 บิตต่อสัญลักษณ์.
อัตราข้อมูลดิบไร้สายสำหรับ 2.4 ย่านความถี่ GHz คือ 250kbit /s ต่อช่องสัญญาณ, ที่ 915 ย่านความถี่ MHz คือ 40kbit/s ต่อช่องสัญญาณ, และ 868 ย่านความถี่ MHz คือ 20kbit/s. สำหรับการใช้งานในร่ม, 2.4 ช่วงการส่งข้อมูล GHz คือ 10-20 เมตร.
UWB
อัลตร้าไวด์แบนด์ (UWB) เป็นมาตรฐานเทคโนโลยีวิทยุสื่อสารระยะสั้นที่กำหนดโดย WiMedia Alliance. สามารถใช้การใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนในย่านความถี่ที่ระบุของ 3.1 ~ 10.6 GHZ สำหรับช่วงสั้น ๆ, การสื่อสารแบนด์วิธสูง. ระยะการสื่อสารสูงสุดประมาณสิบเมตร. ในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่, ระยะน้อยกว่าสองสามเมตร. แถบความถี่แบ่งออกเป็นหลายช่องสัญญาณกว้าง 528 เมกะเฮิรตซ์. อัตราข้อมูลมีตั้งแต่ 53mbits /s ถึง 480mbits /s. Uwb ให้บริการเชื่อมต่อข้อมูลความเร็วสูงสำหรับโทรทัศน์เป็นหลัก, กล้อง, แล็ปท็อป,ฯลฯ. แอปพลิเคชันล่าสุดมุ่งเน้นไปที่การรวบรวมข้อมูลเซ็นเซอร์, แอปพลิเคชั่นติดตาม, และการวางตำแหน่งที่แม่นยำ. ซึ่งแตกต่างจากสเปกตรัมการแพร่กระจาย, โหมดการส่งสัญญาณของ UWB ไม่ส่งผลกระทบต่อการส่งสัญญาณแถบความถี่แคบและพาหะดั้งเดิมในย่านความถี่เดียวกัน.
และ
ไร้สายอินฟราเรดใช้ความถี่ต่ำ, การเชื่อมต่อด้วยแสงที่มองไม่เห็นมากกว่าวิทยุ. ช่วงความยาวคลื่นหลักคือ 850 ~ 940 มม. อิมิตเตอร์ใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด, เครื่องรับใช้เครื่องตรวจจับภาพไดโอดและเครื่องขยายสัญญาณ. คลื่นแสงมักจะมอดูเลตด้วยสัญญาณความถี่สูง, ซึ่งจะถูกเข้ารหัสและมอดูเลตเพื่อส่ง.
IrDA เป็นมาตรฐานแยกต่างหากในการถ่ายโอนข้อมูล. สมาคมข้อมูลอินฟราเรดรักษาข้อมูลจำเพาะ. อัตราที่เพิ่มขึ้นมีตั้งแต่ 9.6 ถึง 115.2 กิโลบิต/วินาที, รวมถึง 4mbits /s, 16เมกะบิต/วินาที, 96เมกะบิต/วินาที, และ 512mbits /s ถึง 1gbit /s. มาตรฐานใหม่สำหรับ 5 และอัตรา 10gbit /s อยู่ระหว่างการพัฒนา, ด้วยระยะทางน้อยกว่าหนึ่งเมตร.
IR มีประโยชน์หลักหลายประการ. ก่อน, เพราะเป็นแสงไม่ใช่คลื่นวิทยุ, ไม่ไวต่อการรบกวนทางวิทยุทุกรูปแบบ. ที่สอง, สัญญาณของมันยากต่อการสกัดกั้นหรือปลอมแปลง, จึงมีความปลอดภัยสูง.
อินฟราเรดสเปกโทรสโกปีเคยใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องพิมพ์, แล็ปท็อปและกล้องถ่ายรูป. มันถูกแทนที่ด้วยบลูทูธเป็นส่วนใหญ่, Wi-Fi และเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นอื่นๆ. ในปัจจุบัน, รีโมตคอนโทรล RF ยังคงใช้กันทั่วไปในรีโมตคอนโทรลสำหรับผู้บริโภค.
IEEE 802.15.4
IEEE 802.15.4 ถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับการเชื่อมโยงแบบจุดต่อจุดและเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย. มาตรฐานไร้สายหลายมาตรฐานใช้ 802.15.4 มาตรฐานเป็นฐาน PHY/MAC
มาตรฐานกำหนด 3 ระยะทางความถี่พื้นฐาน. แบนด์ที่ใช้กันมากที่สุดคือโกลบอล 2.4 ย่านความถี่ GHz ISM. อัตราข้อมูลพื้นฐานคือ 250kbits /s. ส่วนอีกช่วงคือ 902-928 วง MHZ ISM (10 ช่อง) ในสหรัฐอเมริกา. อัตราข้อมูลคือ 40kbits /s หรือ 250kbits /s.
ทั้งหมด 3 ช่วงถูกมอดูเลตโดยใช้ DSSS กับ BPSK หรือ offset QPSK. ระดับพลังงานขั้นต่ำที่กำหนดไว้คือ -3 dBm (0.5 มิลลิวัตต์). 0 dBm เป็นระดับพลังงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย. อา 20 ระดับ DBM สำหรับแอปพลิเคชันระยะไกล. ช่วงทั่วไปไม่เกินสิบเมตร.
IEEE 802.22
อีอีซี 802.22 มาตรฐาน, หรือที่เรียกว่าเครือข่ายพื้นที่ไร้สาย (อูราน) มาตรฐาน, เป็นหนึ่งในมาตรฐานไร้สาย IEEE ล่าสุด. ออกแบบมาเพื่อใช้ในช่องโทรทัศน์ที่ออกอากาศที่ไม่ได้ใช้งานโดยไม่มีใบอนุญาต, เรียกว่าพื้นที่สีขาว. ช่วงความถี่ของ 6 ช่อง MHZ มาจาก 470 เมกะเฮิรตซ์ถึง 698 MHZ. อย่างไรก็ตาม, มาตรฐานไม่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป. วิทยุพื้นที่สีขาวใช้โปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์และมาตรฐานไร้สาย.
802.22 วิทยุควรเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดและค้นหาช่องที่ไม่ได้ใช้งานเนื่องจากการรบกวนที่อาจเกิดขึ้นกับสถานีโทรทัศน์. วิทยุใช้วงจรความถี่ที่ยืดหยุ่นเพื่อสแกนช่องที่ไม่ได้ใช้งานและฟังสัญญาณรบกวนที่อาจเกิดขึ้น. สถานีฐานสื่อสารแบบรัศมีกับผู้ใช้ที่มีตำแหน่งคงที่หลายคนเพื่อเข้าถึงอินเทอร์เน็ตหรือบริการอื่นๆ.
มาตรฐานนี้มีประสิทธิภาพสเปกตรัมเพียงพอเพื่อตอบสนองผู้ใช้หลายช่องทางด้วยความเร็วในการดาวน์โหลดสูงสุด 1.5 Mbit /s และความเร็วในการอัพโหลดของ 384 กิโลบิต/วินาที. อัตราข้อมูลสูงสุดต่อช่อง 6mhz อยู่ระหว่าง 18 และ 22mbits/s. ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของ 22 คือใช้ทั้งความถี่ VHF และ UHF ต่ำ และสามารถเชื่อมต่อได้ระยะไกลมาก. ด้วยกำลังการแผ่รังสีไอโซโทรปิกที่มีประสิทธิผลสูงสุดที่อนุญาต (EIRP) ของ 4 W, ช่วงสถานีฐานของ 100 กม. (เกือบ 60 มิ) เป็นไปได้.
วง ISM
ย่านความถี่ ISM ที่ใช้กันมากที่สุดคือ 2.4- เป็น 2.483-GHz สำหรับ Wi-Fi, โทรศัพท์ไร้สาย, บลูทู ธ, 802.15.4 วิทยุ, ฯลฯ. แบนด์ที่ได้รับความนิยมรองลงมาคือแบนด์ 902-928-mhz.
ความถี่ ISM อื่น ๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ 315 MHz สำหรับแอปพลิเคชัน RKE และการเปิดประตูโรงรถและ 433 MHz สำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิระยะไกล. ความถี่อื่น ๆ ที่นำมาใช้น้อยกว่าคือ 13.56 MHz, 27 MHz, และ 72 MHz.
การสื่อสารระยะใกล้
Near Field Communication เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายช่วงสั้นเป็นพิเศษสำหรับแอปพลิเคชันที่คล้ายกันและธุรกรรมการชำระเงินที่ปลอดภัยเป็นหลัก. มีช่วงสูงสุดประมาณ 20 ซม. และระยะการเชื่อมต่อทั่วไปเท่ากับ 4 ถึง 5 ซม. ระยะทางสั้นนี้เพิ่มความปลอดภัยในการเชื่อมต่อ, ซึ่งเข้ารหัสด้วย. สมาร์ทโฟนหลายรุ่นมีคุณสมบัติ NFC, และเป้าหมายคือการใช้ระบบการชำระเงินแบบ NFC ซึ่งผู้บริโภคสามารถแตะและชำระเงินด้วยโทรศัพท์ของตนได้.
NFC ใช้ความถี่การจัดการ ISM ของ 13.56 MHz. ที่ความถี่ต่ำกว่านี้, เสาอากาศวงส่งและเสาอากาศวงรับ. การส่งผ่านสนามแม่เหล็กของสัญญาณแทนสนามไฟฟ้าที่มาพร้อมกัน.
NFC ยังใช้เพื่ออ่านแท็ก. แท็กที่ไม่มีกำลังไฟจะแปลงสัญญาณ RF เป็นแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ให้ข้อมูลเฉพาะแอปพลิเคชันไปยังโปรเซสเซอร์และหน่วยความจำ. สามารถใช้ชิปตัวรับส่งสัญญาณ NFC จำนวนมากเพื่อใช้งานแอปพลิเคชันใหม่ได้, และมีหลายมาตรฐาน.
ระบุความถี่คลื่นวิทยุ
ระบุความถี่คลื่นวิทยุ (RFID) ส่วนใหญ่ใช้เพื่อระบุ, ค้นหา, ติดตามและจัดการสินค้าคงคลัง. เครื่องอ่านที่อยู่ใกล้เคียงจะส่งสัญญาณ RF พลังงานสูงเพื่อจ่ายไฟให้กับแท็กแบบพาสซีฟ จากนั้นจึงอ่านข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำของแท็ก.
แท็กRFID แบน, ราคาถูก, ขนาดเล็กและสามารถติดกับสิ่งที่จำเป็นต้องระบุหรือตรวจสอบ. ในบางแอพพลิเคชั่น, พวกเขาได้แทนที่บาร์โค้ด. RFID ใช้ความถี่ ISM ของ 13.56 MHz, แต่ใช้ความถี่อื่นด้วย, รวมทั้ง 125 kHz, 134.5 kHz, และความถี่ในช่วง 902-928-MHz. มีมาตรฐาน ISO/IEC ที่หลากหลาย.
6 LoWPAN
6LoWPAN หมายถึงโปรโตคอล IPv6 ใน PAN ไร้สายพลังงานต่ำ. พัฒนาโดย ITEF, มีวิธีการส่งโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต IPv4 และ IPv6 ผ่านเครือข่ายตาข่ายไร้สายพลังงานต่ำและลิงก์เพียร์ทูเพียร์. RFC4944 ยังอนุญาตให้ใช้งาน IoT บนอุปกรณ์ระยะไกลที่เล็กที่สุด. โพรโทคอลนี้มีรูทีนการห่อหุ้มและการบีบอัดส่วนหัวสำหรับ 802.15.4 วิทยุ.
Z – คลื่น
Z-wave เป็นเทคโนโลยีเครือข่ายตาข่ายไร้สายช่วงสั้นที่มีมากถึง 232 โหนด. ตัวรับส่งสัญญาณไร้สายทำงานในแถบ ISM (908.42 MHz) ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา แต่ใช้ความถี่อื่นตามข้อบังคับของประเทศ. โหมดการมอดูเลตคือ GFSK. อัตราข้อมูลรวม 9600 bits/ SEC และ 40 บิต/วินาที. ในสภาพพื้นที่ว่าง, ระยะทางได้ถึง 30 เมตร. ระยะเจาะทะลุกำแพงสั้นกว่ามาก. การใช้งานหลักของ Z-wave คือเทอร์โมสตัท, ล็อคประตู, ระบบอัตโนมัติภายในบ้าน, แสงสว่าง, เครื่องตรวจจับควัน, ความปลอดภัยและเครื่องใช้ในครัวเรือนอื่น ๆ.
เปรียบเทียบระหว่าง UWB, ไร้สาย ลักษณะเฉพาะ, Zigbee, และบลูทูธ
การใช้งานทั่วไปของเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้น
ระบบไร้สายเป็นส่วนเสริมที่ง่ายและต้นทุนต่ำสำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่เกือบทุกชนิด, และยังสามารถปรับปรุงความสะดวกสบาย, ประสิทธิภาพ, หรือการตลาด.
ครัวเรือน
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในบ้านเต็มไปด้วยระบบไร้สาย. ผลิตภัณฑ์เพื่อความบันเทิงเกือบทั้งหมดมีรีโมทคอนโทรล IR. การวัดพลังงาน และจอภาพเสริม, เครื่องวัดอุณหภูมิระยะไกล, เทอร์โมสตัทไร้สาย, และเครื่องตรวจวัดสภาพอากาศอื่นๆ, ระบบรักษาความปลอดภัย, ที่เปิดประตูโรงรถ, เซ็นเซอร์จอดรถอัจฉริยะยังเชื่อมต่อกับเครือข่ายไร้สาย. เกือบทุกครอบครัวมีการเชื่อมต่อ Wi-Fi.
ทางการค้า
การตรวจสอบอุณหภูมิและความชื้นแบบไร้สาย, การควบคุมแสงสว่างและเทอร์โมสแตทแบบไร้สายมักใช้ในเชิงพาณิชย์. กล้องวงจรปิดบางตัวใช้ระบบไร้สายแทนสายโคแอกเชียล. ระบบการชำระเงินแบบไร้สายสำหรับโทรศัพท์มือถือสัญญาว่าจะปฏิวัติการค้า.
อุตสาหกรรม
การเชื่อมต่อแบบมีสายค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยระบบไร้สายในอุตสาหกรรม. การตรวจสอบการไหลระยะไกล, ความชื้น, อุณหภูมิ, และแรงดันเป็นการใช้งานทั่วไป. การควบคุมหุ่นยนต์แบบไร้สาย, กระบวนการทางอุตสาหกรรมและเครื่องมือเครื่องจักรส่งเสริมความสะดวกสบายและกระตุ้นเศรษฐกิจในการตั้งค่าอุตสาหกรรม. เทคโนโลยี M2M เปิดประตูสู่การใช้งานมากมาย เช่น การระบุตำแหน่งรถยนต์ (จีพีเอส) และตรวจสอบตู้จำหน่ายสินค้าอัตโนมัติ. IoT ส่วนใหญ่เป็นระบบไร้สาย. เทคโนโลยีการระบุด้วยคลื่นความถี่วิทยุทำให้สามารถติดตามและระบุตำแหน่งเกือบทุกอย่างได้ง่ายขึ้น.
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะไกล
เทคโนโลยีไร้สาย IoT ระยะไกลเป็นพื้นฐานของ LPWAN. อุปกรณ์ปลายทางที่ใช้พลังงานต่ำเชื่อมต่อกับเกตเวย์, ซึ่งส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์เครือข่ายอื่น ๆ. อุปกรณ์เครือข่ายประเมินข้อมูลที่ได้รับและควบคุมอุปกรณ์ปลายทาง. ดังนั้น, โปรโตคอลได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ, ลดต้นทุนการดำเนินงานและความสามารถระยะไกล. มีเทคโนโลยี LPWAN มากมายที่ให้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน, โมเดลธุรกิจ, และอื่นๆ, เพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกัน. การตรวจสอบสวนอุตสาหกรรม, โครงการเมืองอัจฉริยะ, โครงการเมืองอัจฉริยะ, และการขุดหรือการขุดเจาะจากระยะไกลเป็นแอปพลิเคชั่นที่ใช้กันทั่วไป.
LoRaWAN
LoRaWAN เป็น CSS (Chirp Spread Spectrum) มอดูเลตมาตรฐานที่พัฒนาโดย SEMTECH ซึ่งทำงานที่ 900 MHz, 868 MHz และ 400 MHz. โซลูชัน LoRaWAN นำเสนอผลิตภัณฑ์เฉพาะสำหรับเกตเวย์และเซ็นเซอร์ของการสื่อสารไร้สาย. ปรับให้เหมาะสมสำหรับเพย์โหลดขนาดเล็กและอุปกรณ์มากกว่าพันเครื่องต่อเกตเวย์, สามารถใช้สำหรับการทำงานของแหล่งจ่ายไฟที่มีความหน่วงแฝงต่ำและการทำงานของแบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานต่ำ.
การสื่อสาร LoRa ค่อนข้างยืดหยุ่นต่อการตรวจจับและการรบกวน และไม่ได้รับผลกระทบจาก Doppler bias และสามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางได้.
LoRa มีพารามิเตอร์หลายตัวที่สามารถแก้ไขได้เพื่อปรับการแลกเปลี่ยนระหว่างช่วงและอัตราข้อมูล (0.3 KBPS~50 KBPS), เช่นปัจจัยการแพร่กระจาย. LoRa เป็นเทคโนโลยีฟิสิคัลเลเยอร์, และ LoRaWAN[20] เป็นโปรโตคอลเปิดที่สนับสนุนโดย LoRa Alliance สำหรับเลเยอร์ MAC และเลเยอร์เครือข่าย. LoRaWAN อธิบายอุปกรณ์สามประเภท. พูดประมาณว่า, คลาส A เป็นอุปกรณ์ที่มีข้อจำกัดด้านพลังงานสูง, คลาส B เป็นอุปกรณ์ที่มีข้อจำกัดด้านพลังงานในระดับปานกลาง, และคลาส C เป็นอุปกรณ์ที่เปิดตลอดเวลา. เซ็นเซอร์ LoRaWAN ใช้พลังงานน้อยมากและมีระยะการมองเห็นสูงถึง 100 กม.พร้อมสื่อสาร2ทาง. แอปพลิเคชันที่ไม่อยู่ในแนวสายตาทั่วไปสามารถมีได้สูงสุด 20 กม.. เกตเวย์เชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่องและจัดการผ่านแพลตฟอร์มคลาวด์เพื่อให้สามารถปรับขยายได้ตามขนาด.
แอพพลิเคชั่นยูทิลิตี้, การติดตามสินค้าคงคลัง, การวัดแสงอัจฉริยะ, อุตสาหกรรมยานยนต์, และการตรวจสอบการจำหน่ายมักใช้เทคโนโลยี LoRa ไร้สายระยะไกล.
นี่คือพารามิเตอร์ทางเทคนิคต่างๆ ของ LoRa:
MOKOSMART ให้บริการโมดูล LoRaWAN, เกตเวย์, และอุปกรณ์ปลายทาง หากคุณกำลังพิจารณาที่จะใช้เทคโนโลยี Lorawan,โซลูชันแบบ end-to-end ของเราจึงเป็นทางเลือกของคุณ.
ซิก ฟ็อกซ์
SigFox เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะไกลที่ออกแบบมาสำหรับระยะไกล (30-50 กม.ในพื้นที่ชนบท, 3-10 กม.ในเขตเมือง), อัตราข้อมูลต่ำ (จนถึง 12 ไบต์ต่อข้อความ). 140 ข้อความต่ออุปกรณ์ปลายทางต่อวัน, และควรใช้พลังงานต่ำ. SigFox ใช้แบนด์ย่อย GHz และใช้เทคโนโลยีอัลตร้าแบนด์แบนด์แบบมอดูเลต BPSK. อุปกรณ์ปลายทางที่ใช้เทคโนโลยี SigFox จะส่งข้อมูลไปยังสถานีฐาน SigFox, ซึ่งจะส่งต่อข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์คลาวด์ SigFox. ข้อมูลถูกประมวลผลที่นี่.
SigFox ไม่ต้องใช้ซิมการ์ด. จำนวนข้อความเหล่านั้นและจำนวนข้อความที่ส่งต่อวันจะเป็นตัวกำหนดราคา. การตรวจสอบตำแหน่ง, ระบบวัดแสงอย่างง่ายและระบบเตือนภัยพื้นฐานเป็นการใช้งานระบบทางเดียว. สัญญาณจะถูกส่งไปหลายครั้ง “ทำให้มั่นใจ” มีข้อ จำกัด บางประการในการส่งข้อความ, เช่น อายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่สั้นของแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ และการขาดความสามารถในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าหอคอยได้รับข้อความ.
นี่คือพารามิเตอร์ทางเทคนิคต่างๆ ของ SigFox:
LTE-M
3GPP สร้างการสื่อสารประเภทเครื่อง LTE (LTE-M) มาตรฐาน. Lte-m ส่งสัญญาณในย่านความถี่ย่อย GHz ที่ได้รับอนุญาต, โดยมีความถี่ตั้งแต่ 700 ถึง 900 MHz. อัตราข้อมูลอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์อยู่ที่ประมาณ 1mbps. แนวทางการใช้พลังงานต่ำนี้สามารถช่วยยืดอายุอุปกรณ์ปลายทางที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ได้’ ชีวิตได้ถึง 10 ถึง 20 ปี. นอกจากนี้ Lte-m ยังใช้โครงสร้างพื้นฐานไร้สายเซลลูล่าร์ที่มีอยู่เพื่อให้แข็งแกร่งและปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับบริการที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพระดับสูง.
อย่างไรก็ตาม, ข้อเสียอย่างหนึ่งของ LTE-M คือค่าใช้จ่ายสูงในการใช้เครือข่ายไร้สายเซลลูล่าร์ที่ได้รับใบอนุญาต. อุปกรณ์ปลายทางแต่ละเครื่องต้องการซิมการ์ดของตัวเอง, ซึ่งนำไปสู่การบำรุงรักษาและค่าติดตั้งที่เพิ่มขึ้น, ตลอดจนค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน. นอกจากนี้, ธุรกิจซิมการ์ด LTE-M ในปัจจุบันค่อนข้างซับซ้อน.
การวัดแสงอัจฉริยะ, เมืองอัจฉริยะ, อาคารอัจฉริยะ, สุขภาพที่เชื่อมต่อ, และการขนส่งทางยานยนต์เป็นแอปพลิเคชั่นหลักของ LTE-M.
ต่อไปนี้เป็นพารามิเตอร์ทางเทคนิคของ LTE-M:
อินเทอร์เน็ตแบนด์วิดธ์ของสิ่งต่างๆ (NB-IoT)
อินเทอร์เน็ตแบนด์วิดธ์ของสิ่งต่างๆ (NB-IoT), หรือที่เรียกว่า LTE Cat NB1, เป็นอีกหนึ่งอนุพันธ์ของมาตรฐาน LTE. มันขึ้นอยู่กับการสื่อสารแบบแนร์โรว์แบนด์และใช้แบนด์วิธของ 180 kHz. ผลที่ตามมา, อัตราข้อมูลจะลดลงอย่างมาก (เกี่ยวกับ 250 KBPS สำหรับดาวน์ลิงค์และ 20 KBPS สำหรับอัปลิงค์), ซึ่งทำให้การอัปเดต FotA ใช้งานกับ NB-IoT ได้ยาก. สามารถใช้ Nb-IoT ได้ 3 โหมดต่างๆ: การ์ดแบนด์ LTE, แบบสแตนด์อโลนและในวง. โหมดในแถบความถี่ใช้แถบความถี่ LTE, แถบความถี่ที่ได้รับการป้องกันจะใช้ส่วนที่ไม่ได้ใช้ของแถบความถี่ LTE, และแถบความถี่อิสระจะใช้แถบความถี่เฉพาะ (เช่น ย่านความถี่ GSM). NB-IoT ไม่รองรับแฮนด์ออฟและไม่คุ้มค่าที่จะพิจารณาสำหรับแอปพลิเคชัน IoT บนมือถือ.
5NS
5G เป็นนวัตกรรมล่าสุดของเทคโนโลยีเครือข่ายมือถือที่กำลังพัฒนาอยู่. 5G มีจุดมุ่งหมายเพื่อเปิดใช้งานการสื่อสารความเร็วสูงเป็นพิเศษ, โดยใช้ความถี่สูงทั้งคู่ (เช่น., 60 GHz) และบรอดแบนด์ [16]. มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้อัตราข้อมูลที่สูงมาก (1-10 Gbps). ดูเหมือนจะไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่ดีกว่าเมื่อคุณพิจารณาวัตถุ IoT ที่มีข้อจำกัดด้านพลังงาน. นอกจากนี้, เทคโนโลยีนี้ยังไม่พร้อมใช้งานนอกห้องปฏิบัติการทดสอบ. ปัจจุบัน, 5G กำลังกำหนดเป้าหมายสองสิ่ง: mMTC และ cMTC ขนาดใหญ่ใช้ประโยชน์จากการสื่อสารที่เชื่อถือได้มากและมีความหน่วงแฝงต่ำ (URLLC). นอกเหนือจาก eMTC และ NB-IoT, ไม่มีการระบุการวางแผนโซลูชันเฉพาะสำหรับ 5G IoT.
โซลูชันแบบรวม: ระยะทางสั้น ๆ + ระยะไกล
การสื่อสารทางไกลหรือทางไกลมีข้อดีและข้อเสีย. ดังนั้น, บางครั้ง, ทางออกที่ดีที่สุดคือการรวมการเชื่อมต่อหลายประเภทเข้าด้วยกัน. ตัวอย่างเช่น, ในแอปพลิเคชันการสำรวจระยะไกลด้านสิ่งแวดล้อมระยะไกล, เป็นการดีที่สุดที่จะใช้เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายทางไกล Zigbee เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็กอย่างหนาแน่น, เช่น แท่นขุดเจาะน้ำมัน, แล้วส่งข้อมูลกลับไปยังศูนย์ควบคุมระยะไกลผ่านทางวิทยุระยะไกล. ในที่ห่างไกลน้อยกว่า, นี่อาจเป็นตัวเลือกการเดินทางกลับที่ดีหากคุณมีโทรศัพท์มือถือ. เครือข่ายเดียวกันยังเปิดใช้งาน BLE ระยะสั้นมาก, ทำให้สามารถกำหนดค่าเซ็นเซอร์ได้โดยตรงจากสมาร์ทโฟนในพื้นที่. การรวมหลายโปรโตคอลทำให้เกิดโซลูชัน Internet of Things ในอุดมคติ.
ด้านล่างนี้เป็นภาพรวมของการใช้พลังงาน, มาตรการ, และอัตราข้อมูล.
รายการการเลือกแอพพลิเคชั่นไร้สาย
เราจะหาทางออกที่ดีที่สุดได้อย่างไร? ก่อน, คุณต้องพิจารณาตัวแปรทั้งหมด, รวมทั้ง:
- พิสัย: ระยะทางสูงสุดและต่ำสุดจากเครื่องส่งถึงเครื่องรับคือเท่าใด? ระยะทางเป็นตัวแปรหรือคงที่?
- ดูเพล็กซ์หรือซิมเพล็กซ์: แอปพลิเคชันเป็นแบบทิศทางเดียวหรือแบบสองทิศทาง? เส้นทางเดินรถทางเดียวจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันการควบคุมระยะไกลและแอปพลิเคชันการตรวจสอบเท่านั้น.
- จำนวนโหนด: ต้องใช้เครื่องส่ง/เครื่องรับจำนวนเท่าใด? ต้องการเพียงสองโหนดในระบบที่ง่ายกว่า. หากมีเครือข่ายของอุปกรณ์เข้ามาเกี่ยวข้อง, คุณต้องกำหนดจำนวนเครื่องส่งและเครื่องรับที่ต้องปรับใช้และกำหนดการโต้ตอบของพวกเขา.
- อัตราข้อมูล: ความเร็วที่ถ่ายโอนข้อมูลคือเท่าใด? ความเร็วต่ำสำหรับการเฝ้าระวังหรือความเร็วสูงสำหรับการส่งสัญญาณวิดีโอ? ความเร็วต่ำสุดจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนและความน่าเชื่อถือของลิงค์.
- การรบกวนที่อาจเกิดขึ้น: มีอุปกรณ์และระบบไร้สายอื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียงหรือไม่? หรือเสียงจากสายไฟฟ้า, เครื่องจักร, และแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนอื่นๆ.
- สิ่งแวดล้อม: เป็นแอปพลิเคชันในร่มหรือกลางแจ้ง? หากอยู่ในที่กลางแจ้ง, มีสิ่งกีดขวางจากโครงสร้างเช่นอาคาร, ยานพาหนะ, ต้นไม้, ฯลฯ? ถ้าอยู่ในร่ม, มีสิ่งกีดขวางสัญญาณหรือไม่?
- แหล่งจ่ายไฟ: มีแหล่งจ่ายไฟ AC? ถ้าไม่, ใช้แบตเตอรี่. การเพิ่มระบบไร้สายจะเพิ่มการใช้พลังงานของแอปพลิเคชันอย่างมาก? เป็นไปได้ไหมที่จะเก็บเกี่ยวพลังงานหรือพลังงานแสงอาทิตย์? ขนาดแบตเตอรี่, อายุการใช้งาน, ข้อกำหนดในการชาร์จ, ช่วงเวลาการเปลี่ยนแบตเตอรี่, และค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องก็เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเช่นกัน.
- ปัญหาด้านกฎระเบียบ: เทคโนโลยีไร้สายบางอย่างจำเป็นต้องมีใบอนุญาต FCC. เทคโนโลยีไร้สายส่วนใหญ่สำหรับการใช้งานระยะสั้นไม่ได้รับอนุญาต.
- ขนาดและพื้นที่: มีพื้นที่เพียงพอสำหรับวงจรไร้สายหรือไม่? จดจำ, อุปกรณ์ไร้สายทั้งหมดต้องใช้เสาอากาศ. ในขณะที่วงจรสามารถใส่ชิปขนาดมิลลิเมตรได้, เสาอากาศอาจใช้พื้นที่มากขึ้น.
- ค่าลิขสิทธิ์: เทคโนโลยีไร้สายบางอย่างอาจกำหนดให้ผู้ใช้เข้าร่วมองค์กรหรือจ่ายค่าลิขสิทธิ์เพื่อใช้เทคโนโลยี.
- ความปลอดภัย: หากการรักษาความปลอดภัยจากการแฮ็กและการใช้งานในทางที่ผิดเป็นปัญหา, อาจจำเป็นต้องมีการเข้ารหัสและการรับรองความถูกต้อง.
- ผลตอบแทนการลงทุน: ระบบมีค่าใช้จ่ายเท่าไร? ผลตอบแทนจากการลงทุนครอบคลุมค่าใช้จ่ายของคุณหรือไม่?
ไม่ว่าคุณต้องการวิทยุช่วงใด, MOKOSMART ช่วยให้คุณไปต่อได้. สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม, เราขอแนะนำให้ตรวจสอบภาพรวมของบทบาทของอุปกรณ์ IoT และคำแนะนำในการเลือกสถาปัตยกรรม.
ต้องการการสนับสนุนการออกแบบที่ใช้งานได้จริง? ผู้เชี่ยวชาญด้านการออกแบบระบบไร้สายของ MOKOSMART สามารถปรับแต่งการออกแบบเพื่อแก้ปัญหาการสื่อสารที่ยากที่สุด. เราพร้อมช่วยคุณประเมินปัจจัยเหล่านี้และเลือกโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของโครงการ.
อ่านต่อเกี่ยวกับเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะสั้นที่เรามี
