När du har ett brett nätverk med massor av enheter som behöver kommunicera, är ett lågeffekts wide area-nätverk vad du behöver.

Internet fortsätter att växa, och Internet of Things (IoT) är ett område som fortsätter att växa i en takt. Low-Powered Wide Area Networks (LPWAN) driver mycket av denna tillväxt, en typ av lågströmsanslutning för ett wide area-nätverk som är användbar för IoT-distribution och användning.

Så låt oss ta en närmare titt på LPWAN, de olika typerna av LPWAN och några verkliga exempel på hur de används.

Vad är IoT?

För att förstå LPWAN måste du förstå vad IoT är. Vi behöver inte gå in på det här på djupet, men lite kunskap kommer att räcka långt när det hjälper till att förstå LPWAN.

Termen IoT syftar på fysiska enheter som är sammankopplade. Dessa enheter inkluderar allt från smarta termostater i ditt hem till smarta gatubelysningar i en stad.

Några vanliga IoT-aktiverade enheter inkluderar:

  • Smarta hemenheter: Termostater, belysning, säkerhetskameror
  • Industriell: Sensorer i tillverkningsutrustning, lagerkontrollsensorer
    • instagram viewer
  • Smart stad: Gatubelysning och trafikljus, kollektivtrafik
  • Lantbruk: jordsensorer, smart bevattning, boskapskontroll

Det här är bara några få sätt som IoT används på. Men för att IoT-system ska fungera måste de vara anslutna, och LPWAN spelar ofta denna roll.

Vad är en LPWAN?

Ett LPWAN är ett trådlöst kommunikationsnätverk som kan leverera dataöverföringar med låg bandbredd och låg effekt över ett stort område. På grund av det område som ett LPWAN kan täcka är det perfekt för att hjälpa IoT-nätverk att kommunicera.

En LPWAN har inte en specifik fast areastorlek den kan täcka. Täckningen beror på flera faktorer, inklusive överföringstekniken, antalet anslutna IoT-enheter, tillgängliga datahastigheter och mer. Dessutom påverkar andra faktorer LPWAN-täckning och överföring, såsom miljöhinder.

Hur fungerar LPWAN?

Lågeffektegenskaperna hos LPWAN är nyckeln till deras funktionalitet. IoT-enheter är ofta batteridrivna enheter med låg energiförbrukning. Dessutom sänder de flesta IoT-enheter små mängder data med låga bithastigheter. Detta gör LPWAN idealiska för att ansluta dessa enheter över långa avstånd med ett minimum av ström.

LPWAN använder oftast olicensierade radiofrekvenser. Detta förnekar behovet av licensiering och minskar kostnaderna. Hur data kodas och överförs beror på typen av LPWAN. Men i hjärtat av varje typ är en moduleringsteknik utformad för att överföra data över långa avstånd med minimal störning.

Några av metoderna som används för att uppnå detta inkluderar:

  • Använder felkorrigerande koder
  • Signalspridning (sprider signalen över ett brett frekvensband)
  • Datahastighetsminskning

Det är ganska användbart att tänka i termer av en vattenkran. Slå på den fullt ut och du har ett kraftfullt flöde; detta skulle kunna liknas vid ett traditionellt Wide Area Network (WAN) med mycket data (vatten) som flödar mycket snabbt. Nackdelen är att detta kräver mycket kraft för att hålla flödet igång.

Minska det flödet till ett stadigt dropp och du har en LPWAN. Vattnet kommer fortfarande att färdas samma sträcka, men lite kraft krävs för att hålla rännan flytande.

3 Viktiga fördelar med LPWAN

Anledningen till att LPWAN används för att ansluta IoT-enheter kan sammanfattas genom att överväga tre viktiga fördelar som dessa typer av nätverk erbjuder.

  1. Kosta: Kostnaden för ett LPWAN är lägre än ett traditionellt WAN. Både ur hårdvaru- och implementeringskostnadssynpunkt erbjuder LPWAN: er en anslutningslösning till låg kostnad.
  2. Räckvidd: Räckvidden för en LPWAN varierar beroende på faktorer som topologi, designkrav, miljöförhållanden och interferens. Ett typiskt nätverk kan fungera över en räckvidd på cirka sex miles. Men som vi kommer att titta på i nästa avsnitt har vissa LPWAN-typer en maximal räckvidd på cirka 25 miles.
  3. Kraft: LPWAN-sändtagare, sensorer och andra föremål är vanligtvis lågeffektsenheter. Många av dem drivs till exempel med batterier, och det är vanligt att ett batteris förväntade livslängd mäts i år.

Dessa attribut bidrar till upptaget av LPWAN som den huvudsakliga anslutningsformen för miljontals IoT-enheter.

Huvudtyperna av LPWAN

Det finns flera olika typer av LPWAN. Vilken typ av LPWAN du väljer beror på flera faktorer. Som ett exempel, Sigfox-typen av LPWAN har en räckvidd på upp till 25 miles; detta gör det fördelaktigt där enheter är utspridda över en lång räckvidd.

Här är några av de vanligaste typerna av LPWAN:

  • LoRaWAN: Detta använder en teknik som kallas Chirp Spread Modulation för att uppnå långdistanskommunikation. Samma teknik gör att den kan uppnå detta med mycket låg strömförbrukning. LoRaWAN erbjuder flera fördelar, inklusive låga kostnader och skalbarhet. Den har också stöd för geolokaliseringsfunktioner och dubbelriktad kommunikation.
  • NB-IoT: Detta är ett LPWAN som fungerar över mobilnät. Detta gör att den kan behålla de definierande egenskaperna hos ett LPWAN men har de extra fördelarna av ökade datahastigheter och förbättrad säkerhet.
  • Sigfox: Sigfox är en egenutvecklad LPWAN-tjänst som har global täckning. Den använder ultrasmalbandsmodulering för att uppfylla räckvidden och effektkraven för anslutna enheter och kan under optimala förhållanden uppnå en räckvidd på upp till 25 miles.
  • Viktlös: Weightless uppnår sina LPWAN-mål för långdistansanslutning med låg effekt med bredbandsfrekvensmodulering och ortogonal frekvensmultiplexering. Detta är en annan tjänst som har global täckning.

Som du kan se finns det olika synsätt på hur man uppnår målen med ett LPWAN. Men mycket av det som driver valet av ett LPWAN beror på de funktioner som det förväntas tjäna, vilket bäst förstås genom att titta på några av de sätt som LPWAN används.

Vad används LPWAN till?

Vi har redan berört detta, men det bästa sättet att helt förstå hur LPWAN fungerar är att diskutera några verkliga scenarier där IoT-enheter används.

Smarta städer

Städer använder alltmer LPWAN med stor effekt. Några av de vanligaste sätten att de används är:

  • Smart gatubelysning: Smarta gatlyktor använder LPWAN för flera användningsområden. Det vanligaste är att spara energi genom att justera ljusstyrkan på lamporna beroende på faktorer som klimatförhållanden, tid på dygnet och aktivitetsnivån på gatan.
  • Smarta trafikljus: Dessa används för att minska trängseln genom att prioritera trafikljus för att optimera trafikflödet
  • Smart parkering: Sensorer kan användas för att övervaka tillgängligheten av bilparkeringsplatser.

Flytten till smartare städer är utformad för att förbättra livskvaliteten för invånarna och för att minska kommunernas koldioxidavtryck och energiräkningar.

Lantbruk

Jordbruket är en annan sektor som har sett en snabb ökning av användningen av IoT-enheter och LPWAN. Här är några av sätten som LPWAN hjälper bönder:

  • Markövervakning: LPWAN och sensorer kan övervaka markförhållanden som fukt och temperatur. Detta gör att bönder kan spara vatten genom att bara vattna där och när det behövs.
  • Boskapskontroll: Placeringen av boskap kan användas av sensorer anslutna till en LPWAN.

Detta är en annan sektor där ett LPWAN kan minska kostnaderna och minska miljöpåverkan från jordbruksmetoder.

Sjukvård

LPWAN: er förändrar vården och hur vi övervakar patienter och tillstånd. Bland användningsområdena för tekniken är:

  • Ge realtidsinformation om patientens hälsostatus med hjälp av fjärrövervakningsanordningar för patienten
  • Spåra status och plats för utrustning
  • Övervaka och anpassa miljöförhållandena inom vårdinrättningar

Sammantaget kan LPWANS hjälpa till att effektivisera behandlingen av patienter och samtidigt minska omkostnader.

LPWAN: er: Långsam och stadig vinner loppet

LPWAN är de obesjungna hjältarna i en alltmer uppkopplad värld. Genom att använda ett långsamt och stadigt tillvägagångssätt för dataöverföring gör dessa nätverk våra städer smartare, våra hem säkrare och vårt jordbruk mer effektivt.

Kraften i information handlar inte bara om "big data"; ibland har de små sakerna i livet betydelse.