Малопотужні, з широким охопленням мережі починають «робити круги» в світі IoT. Ознайомтесь з різноманітністю доступних мереж і з чого вони складаються.
Мережі (LPWA - Low-Power, Wide-Area) з широким охопленням та низьким енергоспоживанням є новим улюбленцем бездротової спільноти. Але що таке LPWA, щоб не привело до плутанини? Розглянемо деякі з технологій і компаній, які активні в цьому просторі.
Головною рушійною силою технології LPWA є бажання підключити сенсори IoT до Інтернету без оплати за стільниковий зв'язок (але майте на увазі цю думку), без додаткового живлення або розгортання складних Wi-Fi мереж та без обмеження дальності, як в Bluetooth.
Незважаючи на те, що деякі люди думають, що технології LPWA не є істинно "малої потужності" в тому сенсі, що передача в них більш ефективна, ніж в інших. Дійсно, передавачі LPWA використовують в 10 разів і навіть більшу потужність для передачі, ніж Bluetooth. Назва "низька потужність" насправді походить від архітектури системи, яка дозволяє пристроям спати понад 99% часу. У режимі очікування (режим сну) струм становить всього кілька мікроампер, тому можлива автономна робота протягом багатьох років.
Частину "широке охоплення" в назві можна більш точно охарактеризувати як "вищий бюджет зв’язку". Проте, "малий струм режиму сну, вищий бюджет зв’язку" не зв’язані одне з одним. Широке покриття зв’язком для пристроїв LPWA, як правило, є результатом поліпшення чутливості приймачів на обох кінцях каналу зв'язку. Це продукт дуже низьких швидкостей передачі даних і творчого поліпшення обробки.
Остаточним впровадженням інновацій в технології LPWA є множинний доступ. Це просто означає, що одночасно отримати доступ до шлюзу можуть багато пристроїв. Кожна технологія має дещо інший спосіб, як це зробити.
Таким чином, для кожної технології розглянемо
• Наскільки високу чутливість вдається отримати?
• Яка схема множинного доступу?
• Які сильні сторони?
• Які слабкі сторони?
• Яка бізнес-модель?
Під бізнес-моделлю автор має на увазі "що робить постачальник кожної технології, щоб заробити гроші, і як вони проштовхують технологію на ринок?". Це важлива річ, щоб зрозуміти, що деякі компанії просто надають мережі, деякі продають технологію, а деякі роблять трохи і першого, і другого.
SIGFOX
Sigfox вже в похилому віці, йому близько 7 років, і він є прадідом простору LPWA. Технологія була піонером в створенні ринку. Сьогодні є мережі провайдера (в США) і постачальники технологій для операторів на інших ринках.
Раніше вже багато розглядалась технологія Sigfox, але як огляд:
• Sigfox використовує велику базову станцію з формуванням каналів за допомогою FPGA для виявлення передач ДФМ (диференційної фазової маніпуляції - DPSK) з низьким бітрейтом через сотні потенційних каналів.
• Кінцеві вузли наосліп передають те ж саме повідомлення 3 рази, на 3-х різних частотах, щоб підвищити ймовірність того, що повідомлення буде отримане.
• Низхідний сигнал теоретично можливий, але це дуже обмежено, тому що всякий раз, коли передає базова станція, то через атмосферу і, таким чином, збільшується ризик того, що буде пропущений трафік.
• Ця проста технологія дозволяє використовувати безліч різних радіо трансиверів, тому клієнти мають кілька джерел постачання.
• Випадки використання повинні бути в числі найпростіших для IоT, оскільки доступні лише 12 байт корисного навантаження при передачі.
• Такі речі, як оновлення вбудованого програмного забезпечення або додатків управління не є можливим з Sigfox.
• Оскільки час FCC в прямому ефірі обмежений (400 мс), Sigfox має близько на 9 дБ гірший бюджету зв’язку в США, а це в поєднанні з більш високим рівнем перешкод в смузі частот 900 МГц означає, що продуктивність мережі в США не така хороша для Sigfox, як в Європі.
WAVIOT
• WAVIOT є російською компанією, яка використовує технологію, яка практично ідентична Sigfox.
• Одна відмінність полягає в тому, що пропонуються не мережі, а тільки технологія.
• На відміну від Sigfox, будь-який бажаючий може купити обладнання WAVIOT для створення власного рішення.
• WAVIOT має стрибаючий сигнал, що дозволяє їх бюджету зв'язку перевищити для додатків на основі Sigfox для FCC/США.
• обладнання базової станції WAVIOT є дорогим через велику FPGA, необхідну для реалізації всіх ДФМ (DPSK) каналів.
LoRaWAN
• Як і Link Labs, LoRaWAN заснована на технології LoRa фізичного рівня, однак протокол Symphony Link від Link Labs дуже відрізняється і пропонує безліч додаткових функцій, які LoRaWAN не робить.
• LoRa пропонує набагато кращу чутливість приймача на кінцевих пристроях, ніж Sigfox, і, таким чином, бюджет зв’язку є більш збалансованим.
• Як і Sigfox, LoRaWAN асинхронна, доступ в стилі Aloha, тому застосовуються одні й ті ж обмеження для низхідної лінії як для LoRaWAN, так і для Sigfox.
• Детальніше про можливості LoRaWAN тут.
• Бізнес-модель LoRaWAN ускладнюється тим, що LoRa продається Semtech, але протокол розроблений Lora Alliance, і відомо також кілька пілотних мереж мережевих операторів на основі LoRa.
• операторські мережі і приватні розгортання LoRaWAN заважають один одному.
LTE-M1
• Ця категорія LTE дозволяє отримати для пристроїв енергоефективність, як LoRaWAN або Sigfox, але може мати вишуканість і швидкість даних LTE. Детальніше тут про те, як LTE-М1 підвищує потужність профілів в порівнянні з традиційним стільниковим зв'язком.
• Очевидно, що якщо ви використовуєте LTE-M, то повинні платити оператору мережі.
• Сертифікація пристроїв на операторських мережах може бути дорогою.
• Мережі LTE-M1 не будуть розгорнуті в США до 2017 року.
• Ціни на LTE-M будуть конкурентоспроможними з пропонованими Sigfox.
.
NB-IOT
• NB-IOT (або LTE-M2) є ще однією технологією 3GPP, яка була недавно завершена.
• Оскільки вона не є технічною частиною протоколу LTE (наприклад, LTE-M1), то може бути розгорнута в маскованих LTE блоках ресурсів або в захисних полосах.
• Була розроблена, щоб поміститися в старих блоках GSM спектру 200 кГц, і багато операторів в Європі і Азії, швидше за все, розгорнуть дану технологію для пристроїв IoT.
• У якомусь сенсі Sigfox створив NB-IOT, показуючи операторам, що є хороший бізнес, який можна використати для пристроїв IoT.
• NB-IOT відстає близько року від LTE-M1, тому не буде готової мережі, ймовірно, до кінця 2017 або вже в 2018 році.
• Застосовуються ті ж міркування про оплату мережевого оператора і сертифікацію пристроїв.
Ingenu
• Ingenu є ребрендингом Onramp Wireless. У них є свої власні технології DSSS 2,4 ГГц і розгорнуті на основі неї мережі.
• Має великий бюджети зв'язку, але DSSS-модем на кінцевій точці досить ненажерливий в порівнянні з LoRa, наприклад.
• Думайте, як про схожу на LTE-M або NB-IOT в деякому сенсі, так як вони "просто" провайдери мережі IOT. Технологія не має значення, так само, як і мережа.
• Мережі будуть розміщені тільки в декількох містах.
• Буде цікаво подивитися, чи зможуть вони вижити в умовах LTE-M від ATT і Verizon.
На закінчення, є багато варіантів для різних LPWA. Якщо ви хочете використати готові технології для власного використання, то подивіться Symphony Link. Це доступна сама передова технологія LPWA, крім LTE-M.
(Джерело EN: dzone.com)
