מהי רשת רחבה במתח נמוך ומהם השימושים שלה?

האינטרנט ממשיך לצמוח, והאינטרנט של הדברים (IoT) הוא תחום אחד שממשיך לצמוח בקצב. רשתות שטח רחבות בעלות עוצמה נמוכה (LPWAN) מניעה חלק גדול מהצמיחה הזו, סוג של חיבור בצריכת חשמל נמוכה עבור רשת שטח רחבה שמועיל לפריסה ושימוש ב-IoT.

אז, בואו נסתכל מקרוב על רכיבי LPWAN, סוגי LPWAN שונים, וכמה דוגמאות מהעולם האמיתי לאופן השימוש בהם.

מהו ה-IoT?

כדי להבין LPWANs, עליך להבין מה זה ה-IoT. אנחנו לא צריכים לכסות את זה לעומק, אבל קצת ידע יעזור לנו להבין LPWANs.

המונח IoT מתייחס למכשירים פיזיים המחוברים ביניהם. מכשירים אלה כוללים הכל, החל מתרמוסטטים חכמים בבית ועד פנסי רחוב חכמים בעיר.

כמה מכשירים נפוצים התומכים ב-IoT כוללים:

• מכשירי בית חכם: תרמוסטט, תאורה, מצלמות אבטחה
• תַעֲשִׂיָתִי: חיישנים בציוד ייצור, חיישני בקרת מלאי
• עיר חכמה: תאורת רחוב ורמזורים, תחבורה ציבורית
• חַקלָאוּת: חיישני קרקע, השקיה חכמה, בקרת בעלי חיים

אלו הן רק כמה דרכים שבהן נעשה שימוש ב-IoT. אבל כדי שמערכות IoT יפעלו, הן צריכות להיות מחוברות, ו-LPWANs ממלאים לעתים קרובות את התפקיד הזה.

מה זה LPWAN?

LPWAN היא רשת תקשורת אלחוטית שיכולה לספק שידורי נתונים ברוחב פס נמוך והספק נמוך על פני שטח רחב. בגלל השטח ש-LPWAN יכול לכסות, הוא מושלם לסיוע לרשתות IoT לתקשר.

ל-LPWAN אין גודל שטח קבוע מסוים שהוא יכול לכסות. הכיסוי תלוי במספר גורמים, כולל טכנולוגיית השידור, מספר מכשירי ה-IoT המחוברים, קצבי הנתונים הזמינים ועוד. יתר על כן, גורמים אחרים משפיעים על הכיסוי וההעברה של LPWAN, כגון חסימות סביבתיות.

כיצד פועלים רכיבי LPWAN?

מאפייני הספק הנמוך של LPWANs הם המפתח לפונקציונליות שלהם. מכשירי IoT הם לרוב מכשירי סוללה בעלי צריכת אנרגיה נמוכה. בנוסף, רוב מכשירי ה-IoT משדרים כמויות זעירות של נתונים בקצבי סיביות נמוכים. זה הופך את ה-LPWAN לאידיאליים לחיבור מכשירים אלה למרחקים ארוכים תוך שימוש במינימום חשמל.

מכשירי LPWAN משתמשים בעיקר בתדרי רדיו ללא רישיון. זה שולל את הצורך ברישוי ומפחית עלויות. אופן קידוד והעברת הנתונים תלוי בסוג ה-LPWAN. אבל בלב כל סוג נמצאת טכניקת אפנון שנועדה להעביר נתונים למרחקים ארוכים עם הפרעות מינימליות.

חלק מהשיטות המשמשות כדי להשיג זאת כוללות:

• שימוש בקודים לתיקון שגיאות
• הפצת אותות (מפיץ את האות על פני פס תדרים רחב)
• הפחתת קצב נתונים

זה די שימושי לחשוב במונחים של ברז מים. הפעל אותו במלואו, ויש לך זרימה עוצמתית; אפשר להשוות את זה לרשת רחבה מסורתית (WAN) עם הרבה נתונים (מים) שזורם מהר מאוד. החיסרון הוא שזה דורש הרבה כוח כדי לשמור על הזרימה.

הפחית את הזרימה הזו לטפטוף קבוע, ויש לך LPWAN. המים עדיין יעברו את אותו המרחק, אבל נדרש כוח קטן כדי לשמור על הטפטוף לזרום.

3 יתרונות מרכזיים של LPWANs

ניתן לסכם את הסיבה שבגללה משתמשים ב-LPWAN לחיבור התקני IoT על ידי בחינת שלושה יתרונות מרכזיים שסוגי רשתות אלה מציעים.

1. עֲלוּת: העלות של LPWAN נמוכה יותר מ-WAN מסורתי. הן מבחינת החומרה והן מבחינת עלות ההטמעה, LPWANs מציעים פתרון קישוריות בעלות נמוכה.
2. טווח: הטווח של LPWAN משתנה בהתאם לגורמים כמו טופולוגיה, דרישות עיצוב, תנאי סביבה והפרעות. רשת טיפוסית עשויה לפעול על פני טווח של כ-6 מיילים. אבל כפי שנסתכל בסעיף הבא, כמה סוגי LPWAN מתהדרים בטווח מקסימלי של כ-25 מיילים.
3. כּוֹחַ: מקלטי משדר LPWAN, חיישנים ופריטים אחרים הם בדרך כלל מכשירים בעלי הספק נמוך. כך למשל, רבים מהם מופעלים באמצעות סוללות, ומקובל שתוחלת החיים של סוללה נמדדת בשנים.

תכונות אלו תורמות לקליטת LPWAN כצורת הקישוריות העיקרית עבור מיליוני מכשירי IoT.

הסוגים העיקריים של LPWAN

ישנם מספר סוגים נפרדים של LPWAN. סוג ה-LPWAN שתבחר תלוי במספר גורמים. כדוגמה, סוג Sigfox של LPWAN מתהדר בטווח של עד 25 מיילים; זה עושה את זה מועיל כאשר מכשירים מפוזרים על פני טווח ארוך.

להלן כמה מהסוגים הנפוצים ביותר של LPWAN:

• LoRaWAN: זה משתמש בטכניקה הנקראת Chirp Spread Modulation כדי להשיג תקשורת למרחקים ארוכים. אותה טכניקה מאפשרת לו להשיג זאת בצריכת חשמל נמוכה מאוד. LoRaWANs מציעים מספר יתרונות, כולל עלויות נמוכות ומדרגיות. יש לו גם תמיכה בתכונות מיקום גיאוגרפי ותקשורת דו-כיוונית.
• NB-IoT: זהו LPWAN הפועל על גבי רשתות סלולריות. זה מאפשר לו לשמור על המאפיינים המגדירים של LPWAN אך יש לו את היתרונות הנוספים של קצבי נתונים מוגברים ואבטחה משופרת.
• Sigfox: Sigfox הוא שירות LPWAN קנייני המתגאה בכיסוי עולמי. הוא משתמש באפנון פס צר במיוחד כדי לעמוד בדרישות הטווח וההספק של מכשירים מחוברים, ובתנאים אופטימליים, הוא יכול להשיג טווח של עד 25 מיילים.
• חסר משקל: Weightless משיגה את יעדי ה-LPWAN שלה של קישוריות למרחקים ארוכים עם הספק נמוך באמצעות אפנון תדר רחב ושילוב תדר אורתוגונלי. זהו שירות נוסף שיש לו כיסוי עולמי.

כפי שאתה יכול לראות, ישנן תפיסות שונות כיצד להשיג את המטרות של LPWAN. עם זאת, הרבה ממה שמניע את הבחירה ב-LPWAN נובע מהפונקציות שהוא צפוי לשרת, מה שמובן בצורה הטובה ביותר על ידי הסתכלות על כמה מהדרכים שבהן נעשה שימוש ב-LPWAN.

למה משמשים LPWANs?

כבר נגענו בזה, אבל הדרך הטובה ביותר להבין היטב כיצד מתפקדים LPWANs היא לדון בכמה תרחישים בעולם האמיתי שבהם נעשה שימוש במכשירי IoT.

ערים חכמות

ערים משתמשות יותר ויותר ברכיבי LPWAN בצורה נהדרת. חלק מהדרכים הנפוצות בהן נעשה שימוש כוללות:

• תאורת רחוב חכמה: פנסי רחוב חכמים משתמשים ב-LPWAN למספר שימושים. הנפוץ ביותר הוא חיסכון באנרגיה על ידי התאמת בהירות האורות בהתאם לגורמים כמו תנאי אקלים, שעה ביום ורמת הפעילות ברחוב.
• רמזורים חכמים: אלה משמשים כדי להקל על הגודש על ידי תעדוף רמזורים כדי לייעל את זרימת התנועה
• חניה חכמה: ניתן להשתמש בחיישנים כדי לנטר את זמינות מקומות החניה לרכב.

המעבר לערים חכמות יותר נועד לשפר את איכות החיים של התושבים ולהפחית את טביעת הרגל הפחמנית וחשבונות האנרגיה של עיריות.

חַקלָאוּת

חקלאות היא מגזר נוסף שראה עלייה מהירה בשימוש במכשירי IoT ו-LPWAN. הנה כמה מהדרכים שבהן LPWAN עוזרים לחקלאים:

• ניטור קרקע: LPWAN וחיישנים יכולים לנטר את תנאי הקרקע כמו לחות וטמפרטורה. זה מאפשר לחקלאים לחסוך במים רק על ידי השקיה היכן ומתי שנדרש.
• פיקוח על בעלי חיים: המיקום של בעלי חיים יכול לשמש חיישנים המחוברים ל-LPWAN.

זהו מגזר נוסף שבו LPWAN יכול לקצץ בעלויות ולהפחית את ההשפעה הסביבתית של שיטות חקלאות.

בריאות

LPWANs משנים את שירותי הבריאות ואת הדרך בה אנו עוקבים אחר חולים ומצבים. בין השימושים בטכנולוגיה הם:

• לספק מידע בזמן אמת על מצב בריאות המטופל באמצעות מכשירי ניטור מטופלים מרחוק
• עקוב אחר המצב והמיקום של הציוד
• ניטור והתאמת התנאים הסביבתיים בתוך מוסדות הבריאות

בסך הכל, LPWANS יכול לעזור לייעל את הטיפול בחולים ולהפחית את התקורות בו זמנית.

LPWANs: איטי ויציב מנצח במירוץ

LPWANs הם הגיבורים הבלתי מוכרים של עולם יותר ויותר מחובר. באמצעות גישה איטית ויציבה להעברת נתונים, הרשתות הללו הופכות את הערים שלנו לחכמות יותר, את הבתים שלנו בטוחים יותר ואת החקלאות שלנו ליעילה יותר.

כוחו של מידע אינו רק "ביג דאטה"; לפעמים, הדברים הקטנים בחיים חשובים.