LPWAN

LPWAN ( Low  -power Wide-area Network  - "energieffektivt långdistansnätverk") är en trådlös teknik för att överföra små data över långa avstånd, utvecklad för distribuerade telemetrinätverk, interaktion mellan maskin och sakernas Internet . LPWAN är en av de trådlösa teknologierna som tillhandahåller en miljö för insamling av data från olika utrustningar: sensorer, elmätare, brandlarmenheter [1] osv.

Hur det fungerar

Principen för dataöverföring med hjälp av LPWAN-teknik i det fysiska lagret PHY är baserad på egenskapen hos radiosystem - en ökning av energi, och därmed kommunikationsområdet, med en minskning av överföringshastigheten. Ju lägre bithastighet, desto mer energi läggs på varje bit och desto lättare är det att skilja den från bruset i den mottagande delen av systemet. En låg datahastighet gör att du kan uppnå ett större utbud av deras mottagning.

Metoden som används för att bygga ett LPWAN-nätverk liknar hur mobilnätverk fungerar. LPWAN-nätverket använder en stjärntopologi , där varje enhet interagerar direkt med basstationen . Nätverk av urban eller regional skala byggs med hjälp av en stjärna-av-stjärna-konfiguration.

En enhet eller modem med en LPWAN-modul sänder data via luften till basstationen. Stationen tar emot signaler från alla enheter inom dess räckvidd, digitaliserar och sänder till en fjärrserver med hjälp av en tillgänglig kommunikationskanal: Ethernet , cellulär , VSAT .

Data som tas emot på servern används för visning, analys, rapportering och beslutsfattande.

Enhetshantering, mjukvaruuppdateringar utförs med den omvända kommunikationskanalen.

För dataöverföring över en radiokanal används som regel ett olicensierat frekvensspektrum som är tillåtet för fri användning i den region där nätet byggs: 2,4 GHz, 868/915 MHz ( LoRa ), 433 MHz, 169 MHz [ 2] .

Egenskaper

Fördelar med LPWAN

• Den långa räckvidden för radiosignalöverföring jämfört med andra trådlösa teknologier som används för GPRS- eller ZigBee- telemetri når 10-15 km [2] .
• Låg strömförbrukning för slutenheter, på grund av den minimala energiförbrukningen för överföring av ett litet datapaket [3] [1] .
• Hög penetrerande kraft för radiosignalen i stadsområden vid användning av sub-GHz-frekvenser.
• Hög nätverksskalbarhet över stora ytor [1] .
• Inget behov av att skaffa frekvenstillstånd och betala för radiospektrumet, på grund av användningen av olicensierade frekvenser (ISM-band) [4] [2] [3]

Nackdelar med LPWAN

• Relativt låg genomströmning på grund av användningen av en lågfrekvent radiokanal. Varierar beroende på vilken teknik som används för dataöverföring på det fysiska lagret, sträcker sig från flera hundra bit/s till flera tiotals kbit/s [2] [1] .
• Fördröjningen i dataöverföringen från sensorn till slutapplikationen, associerad med sändningstiden för radiosignalen, kan sträcka sig från flera sekunder till flera tiotals sekunder.
• Avsaknaden av en enda standard som definierar det fysiska lagret och mediaåtkomstkontrollen för trådlösa LPWAN-nätverk.

Applikationer

LPWAN-tekniken är fokuserad på applikationer som kräver garanterad överföring av en liten mängd data, möjligheten till långvarig drift av nätverksenheter från autonoma strömkällor och en stor territoriell täckning av ett trådlöst nätverk. De huvudsakliga tillämpningsområdena för LPWAN-teknik är trådlösa sensornätverk, automatisering av insamling av mätaravläsningar, industriell övervakning och kontrollsystem.

Applikationer

• Energi: system för trådlös automatiserad styrning och mätning av el [5] .
• Bostäder och kommunala tjänster: fjärrinsamling av mätaravläsningar: vatten, värme, gas, el [6] .
• Jordbruk: övervakning av markfuktighet och temperatur, övervakning av belysning och solstrålningsnivåer, övervakning av tillståndet i lager och grönsaksbutiker.
• Säkerhet och säkerhetssystem: redundans av kommunikationskanaler, intrångskontroll, översvämningskontroll, brandsäkerhetskontroll.
• Stadsledningssystem och " smart stad ": ljusstyrning [7] , övervakning av bilflöden, styrning av parkeringsplatser, kontroll av temperatur, buller, luftfuktighet, belysning, luftföroreningar och liknande.
• Miljöövervakning : övervakning av luft- och vattenkvalitet, övervakning av vattennivåer i floder och sjöar, övervakning av brandrisk i skogar.
• Konstruktion: kontroll av utrustning, övervakning av parametrarna för strukturer och byggnader.
• Medicin: bärbara enheter.
• Motortransport: kontroll av hastighetsgräns och körstil.
• Produktions- och leveranssystem: kontroll av utrustningsparametrar, övervakning av lastens tillstånd.
• Internet of Things Applications [1] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 Internet of Things - grunden för den nya ekonomin Arkiverad 15 mars 2016 på Wayback Machine . PC Week (25 februari 2016)
2. ↑ 1 2 3 4 Långdistanskommunikation i olicensierade band: de stigande stjärnorna i IoT- och Smart City-scenarierna . Hämtad 17 mars 2016. Arkiverad från originalet 21 januari 2022. (obestämd)
3. ↑ 1 2 Låg effekt, stort område. En undersökning av trådlösa IoT-protokoll med längre räckvidd . Hämtad 17 mars 2016. Arkiverad från originalet 20 mars 2016. (obestämd)
4. ↑ Bilaga nr 11 till beslut av den statliga kommittén för radiofrekvenser den 7 maj 2007 nr 001-20-03-07 . Hämtad 17 mars 2016. Arkiverad från originalet 27 mars 2016. (obestämd)
5. ↑ "En ny kommunikationsteknik för trådlös ASKUE har utvecklats". Ivan Smolyaninov. Rysslands energi och industri, januari 2016 nr 01-02 (285—286), s. 28
6. ↑ En låga kommer att antändas från ett nummer Arkiverat 23 mars 2016 på Wayback Machine . Kommersant.ru (22 februari 2016)
7. ↑ Kan gatubelysning vara plattformen för smarta stads-LPWAN? (inte tillgänglig länk) . Hämtad 17 mars 2016. Arkiverad från originalet 24 mars 2016. (obestämd) 

Länkar

• lora
• LPWAN (lågeffekt wide area network  )
• LPWAN-teknologier för Internet of Things (IoT) och M2M-  scenarier