گزینه‌های متعددی برای انتقال داده بین حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) و یک برنامه وب یا موبایل از طریق یک پلتفرم اینترنت اشیا وجود دارد که هر گزینه مزایا و معایب خود را دارد.
شبکه‌های سیمی و بی‌سیم با برد کوتاه
نوع اول، حسگرهای با اتصال سیمی هستند که برد کوتاهی دارند. اما بدون شک، این نوع اتصال بسیار محدود کننده است و امکان پوشش وسیع را ندارد. در زمینه شبکه‌های بی‌سیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- WIFI: این نوع اتصال، مصرف انرژی بالایی دارد، مصرف برق و یا باطری در این نوع اتصال بالا هست و برای استفاده در محیط صنعتی مناسب نیست.
- Bluetooth, ZigBee, Z-Wave
دستگاه به دستگاه (M2M) – شبکه‌های 2G، 3G، 4G و 5G
تا کنون، زمانی که به اتصال یک شی (یک دستگاه، یک وسیله و…) برای دانستن وضعیت، موقعیت یا تعامل و ارتباط با آن می‌پردازیم، تنها راه‌حل اتصال سراسری و گسترده (با پوشش جغرافیایی سراسری، ملی و حتی بین‌المللی) این بوده است که از یک سیم‌کارت استفاده کرده و از شبکه GPRS/3G یک اپراتور تلفن همراه استفاده کنیم. مشکلات این فناوری که به طور معمول دستگاه به دستگاه (M2M) نامیده می‌شود، عبارت‌اند از:
- تجهیزات گران
- مصرف بالای انرژی، نیازمند منبع تغذیه دائمی (و بنابراین سیم‌کشی) یا باتری قدرتمند که باعث نامناسب‌بودن اندازه حسگر برای بسیاری از موارد است
- اشغال فضای زیاد
- هزینه اشتراک اتصال، بسیار قابل توجه و گران هست.
بنابراین، با دستگاه به دستگاه، اتصال اشیا کوچک یا بدون منبع انرژی دشوار است. ناگفته نماند باتوجه‌به انتشار سیگنال 3G در طول شبانه‌روز، این امواج برای سلامتی نامطلوب و مضر است.
شبکه‌های LPWAN – شبکه‌های گسترده برد بلند با توان کم
جهت اتصال اشیا در فواصل دور و در مقیاس گسترده، شبکه های LPWAN کابرد دارند. اهداف این فناوری عبارت‌اند از:
- ارزان
- اندازه کوچک
- قابلیت کار با باتری و استقلال بالا (۵-۱۰ سال!)
- بهینه‌سازی برای ارتباط با نرخ داده‌های بسیار کم
SigFox و LoRaWAN
دو بازیگر کلیدی فناوری حوزه اینترنت اشیا امروز، SigFox و LoRa هستند. اگرچه راه‌حل‌های متفاوتی وجود دارد؛ اما از نظر فنی، دو فناوری به نسبت یکسان هستند.
SigFox و LoRaWAN در یک باند فرکانسی آزاد 4ISM عمل می‌کنند، بنابراین نیازی به مجوز (Licence) نیست. اگرچه این فناوری‌ها در باند فرکانسی آزاد کار می‌کنند، بااین‌حال باید از یک قانون تبعیت کنند که استفاده از بیش از ۱٪ پهنای باند جلوگیری کند که محدودیت تعداد داده‌های قابل انتقال را مدیریت می‌کند.
اصل عملکرد این است که حسگر (دستگاه) بیشتر در حالت خواب باشد (برای صرفه‌جویی در مصرف باتری) و در فواصل منظم (معمولاً حداکثر هر ۱۰ دقیقه یک‌بار) برای انتقال داده‌های اندازه‌گیری شده، بیدار می‌شود. بسته‌های داده اصولا ۱۲ بایتی هستند که توسط تمام گیت‌وی‌های قابل‌رؤیت، پخش و بازیابی می‌شوند. سپس این داده از طریق اینترنت به یک پلتفرم اینترنت اشیا ارسال می‌شود که داده‌ها را پردازش می‌کند.
SigFox یک اپراتور جهانی است، که در حال حاضر در بیش از ۳۰ کشور فعال است. جهت فعال‌سازی این فناوری، مشارکت با یک شرکت برای راه‌اندازی محلی در سطح کشورها مورد نیاز است. هیچ محدودیتی بر روی چیپست رادیویی SigFox وجود ندارد.
Uplink (داده از دستگاه به شبکه): ۱۴۰ پیام ۱۲ بایتی / روز
Downlink (داده از شبکه به دستگاه): ۴ پیام / روز
نقاط قوت کلیدی: شبکه جهانی (با رومینگ “بر اساس طراحی”)
LoRaWAN یک استاندارد باز تحت مدیریت اتحادیه LoRa (LoRa Alliance) برای شبکه اینترنت اشیا است. هرکس می‌تواند یک شبکه LoRaWAN عمومی یا خصوصی اجرا و بهر‌برداری کند. اما استفاده از چیپست Semtech در فناوری LoRaWAN (مودم رادیویی) الزامی است.
Uplink (داده از دستگاه به شبکه): ۱۴۰ پیام ۱۲ بایتی / روز
Downlink (داده از شبکه به دستگاه): انعطاف‌پذیرتر
نقاط قوت کلیدی: امکان ساخت شبکه‌های خصوصی LoRaWAN و همچنین ده‌ها هزار شبکه LoRaWAN در سراسر جهان فعال است.
NB-IOT (Narrow Band IOT)
پروتکل ارتباطی باند باریک اینترنت اشیا (NB-IoT) راهکار اپراتورهای GSM سنتی برای ارائه یک شبکه LPWAN است. NB-IoT یک نسخه تکامل‌یافته از 4G (LTE) است که یک ارتباط با مصرف انرژی پایین و پهنای باند محدود بر اساس به‌روزرسانی شبکه 4G فعلی ارائه داده است.
اگرچه NB-IoT از لحاظ پوشش شبکه، به دلیل اینکه فقط یک به روز رسانی از شبکه فععلی است، به صورت سراسری و جهانی عمل می‌کند، اما این احتمال وجود دارد که مصرف انرژی پایین نباشد و در نتیحه هزینه استفاده از حسگرها بیشتر می‌شود. علاوه بر این، ساخت یک شبکه خصوصی بر اساس NB-IoT غیرممکن است و هزینه بسیار بالایی دارد
منبع : https://iotfactory.eu/iot-knowledge-center/overview-of-iot-networks/