شبکه‌های زیرساخت اینترنت اشیا; شبکه‌های سلولی و LPWAN

اینترنت اشیا (IoT) به ارتباطات معتبری برای ایجاد شبکه‌ها و به اشتراک‌گذاری داده‌ها نیاز دارد. با توجه به طیف گسترده‌ای از موارد استفاده، برنامه‌ها و الزامات، طیف وسیعی از فناوری‌های ارتباطی نیز وجود دارند که اپراتورها، توسعه دهندگان و شرکت‌ها / مشتریان می‌توانند انتخاب کنند. درک ویژگی‌های مختلف گزینه‌های ارتباطات ضروری است. در ادامه در مورد برخی از مهمترین جزئیات گزینه‌های بی‌سیم IoT مورد بررسی قرار می‌گیرد.

شبکه‌های بنیادین

فناوری‌های ارتباطی IoT به‌طور گسترده‌ای به دو دسته شبکه‌های سلولی و شبکه‌های LPWAN بدون مجوز تقسیم می‌شوند. تکنولوژی شبکه‌های سلولی IoT ، اعتبار خود را از طریق زیرساخت‌های نسبتاً سازگار و استاندارد شده تضمین می‌کند. آنها عموماً از داده‌های بزرگتر، عمر باتری کمتر و سخت‌افزار ارزان‌تر پشتیبانی می‌کنند. در نتیجه، راهکارهای IoT مبتنی شبکه‌های سلولی به‌طورکلی توسط اپراتورهای بزرگ و دسترسی به طیف مجاز و طرح‌های سخت‌افزاری ارائه شده است.

انواع LPWAN وجود دارد که در طیف بدون مجوز (رایگان برای همه کاربران) عمل می‌کنند که به نفع کاربران نهایی است. این تکنولوژی‌ها دارای سخت‌افزار ارزان‌تر هستند و اجازه می‌دهند کاربر نهایی سفارشی‌سازی بیشتری داشته باشد.

IoT مبتنی بر شبکه‌ی سلولی

دو نوع اتصال اصلی IoT سلولی وجود دارد: IoT باند باریک (NB-IoT) و (IoT رده‌ی M1 (Cat-M1 . هر دو مبتنی بر استانداردهای شبکه‌ی سلولی هستند، با ای تفاوت که NB-IoT پهنای باند بسیار کوچکتر و در نتیجه قدرت انتقال کمتری از Cat-M1 دارد.
هر دو فناوری IoT سلولی دارای برد بسیار طولانی هستند. NB-IoT از لحاظ تئوری قادر به پوشش محدوده تا 100 کیلومتر است. استفاده از استانداردهای جهانی شبکه‌های سلولی به این معنی است که سخت‌افزار آن‌ها به آسانی عرضه می‌شود، طول عمر دستگاه بیشتر است و اطمینان بیشتری توسط اپراتورهای شبکه در مقایسه با LPWAN بدون مجوز تضمین می‌شود.

برای اکثر برنامه‌های IoT، NB-IoT ارجحیت بیشتری از Cat-M1 دارد. نرخ داده‌های ارائه شده توسط Cat-M1 غیرضروری است و ممکن است هزینه‌های بیشتری را تحمیل کند. بااین‌حال، Cat-M1 پشتیبانی از تحرک را فراهم می‌کند، به این معنی که بیشتر برای شبکه‌های بزرگ با گره‌های پویا مثل حمل و نقل و سناریوهای کنترل ترافیک مناسب است. Cat-M1 همچنین امکان انتقال داده‌های صوتی را فراهم می‌آورد که یک مزیت عمده برای اپلیکیشن‌های مانند پاسخ اضطراری است.

سخت‌افزار مبتنی بر شبکه‌ی سلولی IoT (یعنی ماژول مورد استفاده برای اتصال یک دستگاه به شبکه وسیع‌تر) نسبت به LPWAN (حدود 10 دلار برای هر ماژول در مقابل 2 دلار) گرانتر می‌شود علاوه بر این، به دلیل اینکه آنها می‌توانند در زیرساخت‌های سلولی قرار گیرند، پوشش تلفن همراه موجود می‌تواند به اپلیکیشن‌های IoT امکان دسترسی سریع و بدون نیاز به استفاده از نقاط دسترسی اختصاصی را بدهد.

LPWAN بدون مجوز

LPWAN های بدون مجوز به‌طور خاص برای شبکه‌های سفارشی IoT با تأکید بر نرخ داده کم، عمر باتری، و پوشش طولانی / گسترده طراحی شده‌اند. آنها مشابه با وای‌فای در مقیاس بزرگتر هستند. دو نوع اصلی از LPWAN بدون مجوز LoRa و SigFox هستند. هر دو از شرکت‌های فرانسوی ساخته شده‌اند و به‌طور خاص برای دستگاه‌های با برد وسیع، سرعت کم و عمر باتری طولانی طراحی شده‌اند. محدوده پوشش دهی آن‌ها می‌تواند تا 10 کیلومتر یا بیشتر باشد. در مقایسه با گزینه‌های شبکه‌های سلولی، هزینه‌های اتصال دستگاه برای این گونه‌ها به‌طورکلی ارزان‌تر است (حدود 2 دلار برای هر ماژول، گاهی کمتر)، و آنها را برای برنامه‌های محلی و یا در مقیاس کوچک جذاب‌تر می‌سازند.

استفاده از IoT برای صنایع مختلف که همه آنها از لحاظ عمر باتری، محدوده، داده‌ها و هزینه‌ها متفاوت است، به این معنی است که برخی از فناوری‌های اتصال IoT برای صنایع خاص مناسب‌تر از دیگران هستند.

سایر گزینه‌های موجود برای شبکه‌های IoT

چندین شبکه‌ی دیگر برای دستگاه‌های موجود وجود دارد، بعضی از آنها که قبلاً کارایی خود را ثابت کرده‌اند، برای برنامه‌های موجود استفاده می‌شوند. Wi-Fi، بلوتوث، NFC، ZigBee و ماهواره از جمله تکنولوژی‌های بی‌سیم رایج هستند که لوازم روزمره مانند سیستم‌های سرگرمی خانگی، دستگاه‌های پزشکی، گوشی‌های هوشمند و درب بازکن‌ها را به یکدیگر مرتبط می‌کنند. یک سیستم IoT واقعی ترکیبی کارآمد از فناوری‌های مختلف شبکه‌های اتصال را با استفاده از ابزارهای مختلف برای حل مشکلات خاص در یک شبکه ترکیبی، شامل می‌شود.