Che cos'è una rete geografica a bassa potenza (LPWAN)?

Internet ha fatto passi da gigante negli ultimi due decenni. Ora la connettività non riguarda solo dispositivi come smartphone e computer. L'Internet delle cose (IoT) crea ecosistemi e applicazioni più vasti e complessi. Una parte importante è rappresentata dalle Low-Power Wide Area Network o LPWAN, di cui ci occuperemo in questo articolo.

Che cos'è una rete geografica a bassa potenza (LPWAN)?

Definita nel 2013 come una classe di reti di connettività wireless, la Low-Power Wide Area Network (LPWAN) comprende una serie di tecnologie di rete wireless. Essenzialmente, queste tecnologie di connettività wireless hanno una portata, un consumo energetico e un costo standard. Queste caratteristiche le rendono una scelta ideale per le applicazioni industriali e per le smart city.

Le caratteristiche principali delle tecnologie LPWAN includono:

• Gamma estesa:

Le tecnologie LPWAN offrono una connettività che va da circa Da 3KM a 50KM per le aree urbane e rurali, rispettivamente. Questo raggio d'azione tra i dispositivi può renderlo adatto ad applicazioni in ambienti interni ed esterni dove le tecnologie wireless a corto raggio come Bluetooth, Wi-Fi e Zigbee mancanza.

• Basso consumo energetico:

La bassa velocità di trasmissione dei dati è la chiave del basso consumo energetico della LPWAN nelle applicazioni a lungo raggio. Molte soluzioni di monitoraggio IoT non necessitano di un'elevata velocità di trasmissione dei dati e possono quindi funzionare con batterie economiche a basso consumo. anche 15 anni.

• Risparmio sui costi:

La facilità di implementazione della rete contribuisce a eliminare le significative complessità di progettazione hardware con dispositivi a basso costo. Inoltre, la maggior parte delle tecnologie LPWAN utilizza la topologia a stella, eliminando l'architettura di rete riduttiva. Le tecnologie LPWAN possono utilizzare bande con o senza licenza per il caso d'uso ideale.

Quali sono le tecnologie LPWAN?

Le tecnologie LPWAN possono essere ulteriormente suddivise in due categorie principali in base alle loro esigenze di licenza. In questo caso, le connettività cellulari come NBIoT e LTE-CAT M1 operano su bande con licenza. Allo stesso tempo, LoRaWan e SigFox operano su bande di frequenza senza licenza.

Queste tecnologie possono soddisfare esigenze applicative uniche grazie alle loro caratteristiche quali portata, larghezza di banda, velocità di trasmissione, consumo, spettro di frequenza e copertura nazionale. Ecco la ripartizione dettagliata delle principali tecnologie LPWAN da confrontare e comprendere:

• LoRa:

LoRa funziona su uno spettro di frequenza senza licenza di 868/915MHz con larghezza di banda di 125KHz. È particolarmente utile per le esigenze di bassa potenza in cui vengono scambiati pacchetti più piccoli con un numero illimitato di messaggi al giorno. Per questo motivo, offre una velocità di trasmissione dati da 0,3 KBPS a 50 KBPS. I dispositivi e i gateway LoRaWAN possono essere facilmente accessibili e utilizzati in molte applicazioni indoor/outdoor. LoRa consuma la minor potenza delle tecnologie LPWAN.

• NB-IoT:

L'NBIoT è il leader tra le Quota di mercato LPWANcon LoRa che si colloca in seconda posizione. L'NBIoT utilizza la banda LTE con licenza In band, comprese le bande inutilizzate a 200 kHz precedentemente utilizzate per GSM o CDMA. Rispetto a LoRaWAN, offre una larghezza di banda di 180KHz e una velocità di trasmissione dati simile a 50Kbps.

• LTE-M:

La tecnologia LPWAN meno diffusa è la LTE-M, che funziona con la stessa banda LTE. Tuttavia, offre una larghezza di banda molto più elevata (1,08MHz) e una velocità di trasmissione dati di 1 Mbps. Inoltre, LTE-M supporta anche lo scambio di voce oltre ai dati, a differenza delle altre tecnologie qui presenti.

• SigFox:

SigFox utilizza una tecnologia proprietaria che opera su 868/915 MHz attraverso un unico operatore in tutto il paese. Ciò che distingue SigFox è la communicazione in linea di vista di 1.000 km con una velocità di trasmissione dati di 100bps. Tuttavia, SigFox offre attualmente una copertura in 45 paesi e detiene la quota di mercato minore tra i quattro.

Quali sono le applicazioni più diffuse della LPWAN?

Come suggerisce il nome, la LPWAN è la scelta migliore per le applicazioni in cui è necessario un consumo energetico ridotto per coprire una vasta area. Ecco alcune delle principali applicazioni industriali, smart city e commercial della LPWAN:

1. Impianti industriali intelligenti

L'uso di LPWAN per le applicazioni industriali è in forte espansione. Può essere utilizzato per il monitoraggio di impianti più ampi e per il controllo di infrastrutture massicce. Con l'uso di dispositivi nodo e di una serie di gateway, la LPWAN può essere utilizzata per controllare le operazioni e le condizioni industriali.

Può trattarsi di rilevamento di incendi, gestione dei dipendenti, monitoraggio del livello dell'acqua, rilevamento di fughe di gas e molte altre applicazioni finali. Grazie alla minima manutenzione e alla facilità di implementazione, la LPWAN può contribuire a semplificare le operazioni per gli impianti industriali, le catene di fornitura, le strutture di produzione e le fabbriche.

2. Soluzioni di misurazione:

I contatori intelligenti possono aiutare le città a evolversi e a gestire senza problemi le forniture di energia, acqua e gas. Il problema della misurazione è rappresentato dai furti, dalle tasse e dalla corruzione nel consumo di queste risorse. La misurazione intelligente basata su LPWAN può aiutare a combattere questi problemi con un minimo sforzo manuale da parte dell'amministrazione.

3. Gestione della flotta e delle operazioni:

La gestione di una flotta di veicoli può essere onerosa e portare a una logistica inefficiente o addirittura a condizioni accidentali in siti pericolosi. La gestione della flotta con LPWAN può essere molto utile in aree in cui la cattiva gestione dei veicoli può essere accidentale, come i siti minerari o i porti. Una gestione semplificata della flotta aumenterà l'efficienza, farà risparmiare carburante e ottimizzerà i tempi di consegna.

4. Infrastrutture cittadine stradali:

Le soluzioni LPWAN per le smart city possono aiutare a controllare l'illuminazione stradale, affrontare la congestione del traffico e monitorare lo stato di salute di vaste strutture. Una rete di sensori e gateway può essere installata in diversi moduli in una vasta area della città. Questa catena di reti può gestire le città intelligenti con ordine e controllo. Come risultato, la LPWAN consentirà ai cittadini delle smart city di vivere una vita all'insegna della salute, della comodità e della crescita.

5. Monitoraggio della qualità dell'acqua:

Il monitoraggio della qualità dell'acqua è una necessità del momento con il crescente inquinamento delle acque. Il monitoraggio del livello dell'acqua in un'area più vasta attraverso la rete di distribuzione non è fattibile senza LPWAN. La LPWAN può aiutare a tracciare la fornitura in ogni area e a identificare gli inquinanti in ogni particolare nodo per salvaguardare la fornitura.

Tuttavia, queste non sono le uniche applicazioni a cui LPWAN si limita. Per gestire e controllare regioni estese, la LPWAN può essere utilizzata per altre applicazioni come la raccolta dei rifiuti, la misurazione della qualità dell'aria, la gestione dei disastri e molte altre ancora.

Per riassumere

La LPWAN ha sbloccato una vasta gamma di applicazioni IoT a lungo raggio e a basso consumo. Queste applicazioni a lungo raggio ottimizzeranno le infrastrutture di grandi dimensioni, portando a un migliore ecosistema di sicurezza, connettività e crescita. Per dare un'idea, si prevede che ci saranno 24 miliardi di euro dispositivi interconnessi entro il 2050 con questo tasso di crescita dell'IoT.