Síťové technologie LPWAN pro Internet věcí – 7. díl

Tímto článkem zakončujeme seriál o síťových technologiích LPWAN. V něm zbývá přiblížit zbývající technologie WAVIoT a Telensa PLANet.

WAVIoT

Technologii WAVIoT NB-Fi je proprietární řešení americké společnosti WAVIoT, které bylo poprvé představeno v roce 2011. Oblasti využití zahrnují např. dálkový odečet, parkování, smart grid, osvětlení, zemědělství či průmysl. WAVIoT NB-Fi je provozována v pásmech ISM pod 1 GHz a umožňuje aplikace s přenosovou rychlosti 10 až 100 b/s, dosahem až 50 km v terénu a až 16 km ve městě a životností baterie přes deset let. Využívána je modulace DBPSK při šířce kanálu 100 Hz, maximální vysílací výkon může být až 20 dBm, citlivost –152 dBm, a počet koncových zařízení na jednom přístupovém bodě může dosáhnout až dvou milionů. Zabezpečení obousměrné komunikace je zajišťováno pomocí algoritmu XTEA 256. V současné době jsou přístupové body WAVIoT nasazeny v Rusku, Francii, Turecku, Kanadě, Jižní Africe, Číně, Malajsii a Peru.

Telensa PLANet

Když v roce 2010 představila britská společnost Telensa se řešení Telensa PLANet (Public Lighting Active Network), jednalo se o první systém svého druhu pro řízení, monitorování a měření pouličního osvětlení. V současné době je tato technologie využívá i pro další aplikace jako parkování a další aplikace pro Smart City. Telensa PLANet je provozována v pásmech ISM pod 1 GHz a umožňuje aplikace s přenosovou rychlostí 60 b/s směrem ke koncovému zařízení (telecell) a 500 b/s směrem k základnové stanici, dosahem pět až osm kilometrů v terénu a dva až tři kilometry ve městě a životností baterie od pěti do deseti let. Využívána je modulace 2FSK při šířce kanálu ±250 Hz, maximální vysílací výkon je 14 dBm, citlivost –135 dBm a počet koncových zařízení na základnovou stanici až 10 000. Technologie Telensa PLANet je využívána např. ve Velké Británii, Rusku, Bělorusku, Číně, USA či Brazílii.

Závěr

Základní požadavky na systémy LPWAN jsou velký dosah, nízká spotřeba dovolující delší životnost baterie a co nejnižší cena koncových zařízení. Při reálném nasazení pak většina aplikací bude vyžadovat jen velmi nízké přenosové rychlosti pro odeslání několika zpráv denně. Většina zde popsaných technologií je již úspěšně komerčně využívána a jednotlivě připojují miliony koncových zařízení. Pro další rozvoj bude třeba dokončit standardizaci LPWAN, a to včetně klasifikace konkrétních aplikací zejména z hlediska dosahu, přenosových nároků, spotřeby, zabezpečení, latence, mobility a ceny koncových zařízení. Rovněž by bylo vhodné vypracovat seznam typů jednorázových baterií doporučených pro konkrétní aplikace. Kromě toto u některých aplikací Internetu věcí lze očekávat požadavek životností podstatně delší než deset let, např. senzory pevně zabudované do potrubí, zdi, základů budovy apod. Proto je třeba do budoucna zvážit možnost využití dobíjecích baterií s modulem pro získávání energie z okolního prostředí (energy harvesting), který by spotřebovanou energii neustále doplňoval.

LITERATURA

[1] A Comparison of UNB and Spread Spectrum Wireless Technologies as used in LPWA M2M Applications. Real Wireless Ltd, Velká Británie, 2015.

[2] CEPT ECC: ERC Recommendation 70-03 Relating to the use of Short Range Devices (SRD), May 2016.

[3] ETSI GS LTN 001 V1.1.1 (2014-09): Low Throughput Networks (LTN); Use Cases for Low Throughput Networks.

[4] ETSI GS LTN 002 V1.1.1 (2014-09): Low Throughput Networks (LTN); Functional Architecture.

[5] ETSI GS LTN 003 V1.1.1 (2014-09): Low Throughput Networks (LTN); Protocols and Interfaces.

[6] Usama Mehboob, U., Zaib, Q., Usama, Ch.: Survey of IoT Communication Protocols Techniques, Applications, and Issues. xFlow Research Inc. Pakistán, 2016.

[7] A comprehensive look at Low Power, Wide Area Networks. Link Labs, USA, 2016.

[8] Cantenaro, M., Vangelista, L., Zanella, A., Zorzi, M.: Long-Range Communication in Unlicensed Bands: the Rising Stars in the IoT and Smart City Scenarios. IEEE Wireless Communications, october 2015.

[9] Cellular Networks for massive IoT. Ericsson, leden 2016.

Autor: Jaroslav Hrstka