Mae Rhyngrwyd Pethau (IoT) wedi dod yn dechnoleg graidd ar gyfer cysylltu dyfeisiau amrywiol mewn meysydd fel defnydd, diwydiant, gofal iechyd, a dinasoedd craff. Mae dadansoddwyr yn rhagweld y bydd angen mynediad rhwydwaith dibynadwy a graddadwy ar fwy na 25 biliwn o ddyfeisiau erbyn 2030.
Mae sut i gysylltu'r dyfeisiau hyn mewn ffordd sefydlog sy'n arbed ynni yn economaidd yn her. Ni all technolegau diwifr traddodiadol fel Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee a LTE/5G fodloni'r gofynion penodol hyn yn llawn.
DS-Nod IoT yw pontio'r bwlch hwn. DS-Diffiniwyd IoT gan 3GPP yn LTERelease13 ac mae wedi'i optimeiddio'n barhaus mewn fersiynau dilynol. Mae'n rhwydwaith ardal pŵer-eang isel (LPWAN) sy'n gweithredu ar sbectrwm trwyddedig. DS-Mae IoT wedi'i gynllunio'n benodol i gefnogi cyfathrebu math peiriant enfawr (mMTC). Ar hyn o bryd, mae DS-IoT wedi'i gymhwyso mewn meysydd fel dinasoedd clyfar, cyfleustodau cyhoeddus, logisteg, amaethyddiaeth a gofal iechyd.
Yr heriau cysylltu a wynebir gan ehangu Rhyngrwyd Pethau
Mae ehangu defnydd Internet of Things (iot) yn wynebu sawl her allweddol:
Defnydd pŵer: Mae llawer o ddyfeisiau Internet of Things (iot) yn cael eu pweru gan fatri, ond maent fel arfer yn cael eu gosod mewn mannau lle mae ailosod batri yn gostus neu'n anymarferol. Mae'r dyfeisiau hyn yn gofyn am oes batri o 5 i 10 mlynedd yn ystod y cylch trosglwyddo gwirioneddol.
Ardal dan sylw: Mae'r offer fel arfer yn cael ei osod mewn isloriau, twneli neu ardaloedd gwledig, lle na all technolegau fel Wi-Fi a Bluetooth Ynni Isel (BLE) ddarparu cysylltiadau dibynadwy. Felly, mae sylw helaeth a galluoedd treiddio dwfn dan do yn hanfodol bwysig.
Cost a scalability: Gall defnydd trefol gynnwys cannoedd o filoedd o nodau terfynol. Rhaid i'r modiwlau offer fod yn rhad (mewn doleri - digid sengl), a rhaid i'r rhwydwaith gefnogi pob gorsaf sylfaen i gysylltu degau o filoedd o ddyfeisiau ar yr un pryd.
Mae Wi{0}Fi yn defnyddio gormod o bŵer ac nid yw'n addas ar gyfer cyflenwad pŵer batri tymor hir. Mae pellter trosglwyddo BLE a Zigbee yn gyfyngedig. Er bod gan LTE/5G berfformiad rhagorol, nid yw wedi'i optimeiddio ar gyfer cyfaint data isel nodweddiadol ac amledd isel-drosglwyddiad llawer o gymwysiadau Internet of Things.
Sylfaen dechnegol NB-IoT
DS-Mae IoT yn seiliedig ar y seilwaith LTE presennol ond mae'n ei symleiddio, gan leihau cymhlethdod a defnydd pŵer. Mae'n gweithredu mewn tri dull:
Modd rhwydweithio annibynnol: Wedi'i ddefnyddio yn y sbectrwm GSM wedi'i ailddyrannu.
Yn{0}}modd band: Wedi'i leoli o fewn bloc adnoddau cludwr LTE presennol.
Modd band amddiffyn: Wedi'i ddefnyddio mewn bandiau amddiffyn nas defnyddiwyd rhwng cludwyr LTE.
Mae'r modiwl radio DS-IoT yn symlach ac yn rhatach, gyda lled band sianel o 180kHz yn unig. Mae'r prif nodweddion yn cynnwys:
Cwmpas ehangach: Mae'r gyllideb gyswllt uwch yn ei alluogi i weithredu mewn amgylcheddau cymhleth fel isloriau ac ardaloedd anghysbell.
Dulliau arbed ynni (PSM ac eDRX): Gall y ddyfais gynnal ei statws cofrestru rhwydwaith ond aros mewn cyflwr segur am amser hir, gan ddeffro dim ond pan fydd angen trosglwyddo data. Gall hyn leihau defnydd pŵer segur i'r lefel microampere ac ymestyn oes y batri i fwy na 10 mlynedd.
Amserlennu effeithlon: Mae defnyddio uplink band cul gydag ailadrodd signal yn sicrhau bod llwythi tâl data bach yn cael eu trosglwyddo'n sefydlog (beit i kilobytes). Mae'r ystod oedi o gannoedd o filieiliadau i sawl eiliad, sy'n addas ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau telemetreg.
Dwysedd dyfais: Gall un gell IoT NB gynnal hyd at 50,000 o ddyfeisiau, gan alluogi defnydd trefol dwysedd uchel.
Diogelwch: DS-Mae IoT yn etifeddu'r fframwaith diogelwch 3GPP pwerus, gan gynnwys dilysu ar sail cerdyn SIM, amgryptio a diogelu cywirdeb.
Trwybwn: Mae'r gyfradd data yn ddegau o kbps, wedi'i optimeiddio ar gyfer trosglwyddo data bach ac anaml.
Cymhwysiad ymarferol
Mesuryddion deallus
Cwmnïau cyfleustodau cyhoeddus yw un o brif feysydd cymhwysiad NB-technoleg IoT. Mae mesuryddion dŵr a mesuryddion nwy sy'n cynnal DS-IoT wedi disodli darlleniad mesurydd â llaw a gallant drosglwyddo data yn ddibynadwy hyd yn oed mewn mannau dwfn dan do fel isloriau. Mae hyn yn gwella cywirdeb bilio, yn hwyluso canfod gollyngiadau, ac yn lleihau gweithrediadau llaw i'r graddau mwyaf. Mae Vodafone a gweithredwyr Ewropeaidd eraill wedi defnyddio miliynau o fesuryddion clyfar NB-IoT.
Olrhain asedau a logisteg
DS-Gall synwyryddion IoT olrhain lleoliad a statws nwyddau, gan gynnwys monitro amgylcheddol. O'i gymharu ag atebion sy'n defnyddio GPS yn unig, mae bywyd batri'r synwyryddion hyn wedi'i ymestyn yn sylweddol. Er enghraifft, mae China Mobile wedi defnyddio technoleg IoT NB- ar filoedd o lorïau cadwyn oer, gan leihau colledion cargo o fwy na 15%.
Monitro amgylcheddol
Mae dinasoedd yn defnyddio synwyryddion IoT DS i fonitro ansawdd aer, llygredd sŵn a lefelau dŵr. Yn India, DS-Gall synwyryddion lefel dŵr IoT ddarparu rhybuddion llifogydd, gan ddangos potensial y dechnoleg hon o ran costau cynnal a chadw isel a-defnyddio trefol.
Seilwaith deallus
DS-Mae IoT yn cael ei integreiddio i lampau stryd clyfar, mesuryddion parcio a chaniau sbwriel. Yn Fienna, mae lampau stryd smart yn defnyddio NB-IoT i addasu goleuadau yn unol ag amodau gweithgaredd, a thrwy hynny leihau'r defnydd o bŵer 30%. Bydd y sbwriel smart yn hysbysu'r gwasanaeth casglu sbwriel pan fydd yn llawn, a thrwy hynny optimeiddio'r llwybr ac arbed tanwydd.
Gofal iechyd a dyfeisiau gwisgadwy
DS-Gall IoT gael ei gysylltu â dyfeisiau fel monitorau glwcos yn y gwaed o bell, rheolyddion calon a botymau brys personol. Mae'r prosiect peilot telefeddygaeth wledig yn defnyddio NB-IoT i fonitro cleifion mewn ardaloedd sydd â darpariaeth band eang annigonol, gan leihau'r angen i gleifion ymweld ag ysbytai.
Amaethyddiaeth
Mae synwyryddion lleithder pridd yn arwain ffermwyr wrth lunio cynlluniau dyfrhau i leihau'r defnydd o ddŵr a chynyddu cynnyrch cnydau. Gall coleri da byw olrhain-lleoliad amser real a statws iechyd anifeiliaid, a thrwy hynny gyflawni rheolaeth fwy effeithiol ar y fuches.
Cymhariaeth â thechnolegau rhwydwaith ardal eang pŵer isel eraill (LPWAN).
Mae LoRaWAN a Sigfox yn ddwy dechnoleg LPWAN prif ffrwd sy'n gweithredu mewn sbectrwm heb drwydded. Mae LoRaWAN yn addas iawn i'w ddefnyddio mewn rhwydweithiau pwrpasol, tra bod Sigfox yn cynnig sylw helaeth trwy ei weithredwyr rhwydwaith. Fodd bynnag, o gymharu â thechnoleg sbectrwm trwyddedig, mae'r ddau yn agored i ymyrraeth ac efallai y bydd ganddynt gyfyngiadau o ran capasiti uplink a-cymorth hirdymor gan weithredwyr.
Mewn cyferbyniad, mae DS{0}}Mae IoT yn defnyddio sbectrwm trwyddedig, gan ddarparu dibynadwyedd gradd cludwr, safoni byd-eang, a-cymorth hirdymor gan weithredwyr rhwydwaith symudol, gan ei gadw yn unol â chyfeiriad datblygu LTE-M a 5G. Felly, DS mae IoT yn addas iawn ar gyfer rhwydweithiau cyhoeddus a reolir gan weithredwyr, tra bod LoRaWAN fel arfer yn cynnig mwy o hyblygrwydd ar gyfer rhwydweithiau menter breifat.
Ystyriaethau dylunio peirianneg
DS Mae IoT yn gyflenwad yn hytrach nag yn disodli safonau diwifr eraill megis BLE, Wi{1}}Fi neu Thread, ac fel arfer mae'n cydfodoli â nhw mewn gosodiadau hybrid. Rhaid i beirianwyr bwyso a mesur manteision a chyfyngiadau DS-IoT:
Oedi: Nid yw oedi o ychydig eiliadau yn berthnasol i raglenni sydd angen-rheoli amser real.
Symudedd: Mae'r gefnogaeth ar gyfer newid rhwng{0}}gelloedd yn gyfyngedig, felly DS-IoT sydd fwyaf addas ar gyfer dyfeisiau symudedd sefydlog neu isel.
Trwybwn: Mae'r gyfradd data wedi'i chyfyngu i ddegau o kbps, felly nid yw'n addas ar gyfer cymwysiadau data cyfaint uchel.
Dibyniaeth gweithredwr: Mae cwmpas ac argaeledd swyddogaethol yn amrywio yn ôl gweithredwr a rhanbarth.
DS Mae angen rhoi sylw arbennig i'r agweddau canlynol er mwyn defnyddio IoT yn effeithiol:
Cemeg batri: Mae angen dewis gofalus, er enghraifft, defnyddio batris lithiwm thionyl clorid oes hir neu uwchgynhwysyddion i gefnogi trosglwyddo corbys pŵer.
Dyluniad antena: Er y gellir defnyddio antenâu bach, mae angen eu haddasu'n ofalus wrth eu defnyddio o dan y ddaear neu mewn casin metel i gyflawni'r perfformiad gorau.
Dewis modiwl: Rhaid i beirianwyr gydweddu swyddogaethau'r modiwl a'r bandiau amledd â chymorth â seilwaith gweithredwr y rhwydwaith.
Diweddariad cadarnwedd: Rhaid i dros{0}}ddiweddariadau'r aer (OTA) gael eu cynnal mewn modd cynyddrannol ac effeithlon er mwyn arbed ynni a lled band.
Os ydych chi'n datblygu cylchedau neu fodiwlau integredig NB-IoT newydd, mae gan T2M -IP wedi'i wirio â silicon, a all leihau'r amser i farchnata eich cynhyrchion a lleihau risgiau datblygu.
Ystyriaethau rheoleiddio a lleoli
DS-Mae IoT yn defnyddio sbectrwm trwyddedig ac mae angen iddo gydweithredu â gweithredwyr rhwydwaith symudol. Rhaid i beirianwyr fod yn gyfarwydd â dyrannu sbectrwm, rheoliadau lleol a thrwyddedau defnyddio. Mae trwyddedu sbectrwm yn sicrhau perfformiad rhagweladwy ac yn lleihau ymyrraeth, sy'n fantais allweddol dros atebion LPWAN heb ganiatâd. Yn ogystal, mae cytundebau gweithredwr a gwarantau lefel gwasanaeth yn hanfodol ar gyfer gosodiadau lefel cenhadol mewn diwydiannau fel cyfleustodau, gofal iechyd a diwydiant.
Integreiddio â thechnolegau newydd
DS-Mae IoT yn integreiddio fwyfwy â thechnolegau eraill i greu datrysiadau hybrid pwerus:
Cysylltiad hybrid: Gall dyfeisiau ddefnyddio NB-IoT ar gyfer mynediad cwmwl a chyfuno-protocolau amrediad byr fel BLE, Matter neu Thread i gyflawni rhyngweithrededd dyfeisiau lleol.
Cudd-wybodaeth ymyl: DS-Gall dyfeisiau IoT sydd wedi'u hintegreiddio â chyflymyddion AI pŵer isel brosesu data'n lleol. Er enghraifft, gall synwyryddion dirgryniad diwydiannol ddadansoddi patrymau dirgryniad ar-safle ac anfon rhybuddion annormal yn unig, gan arbed lled band yn sylweddol.
Integreiddio lloeren: DS-Mae modiwlau IoT yn cael eu profi gyda lloerennau Orbit Daear isel (LEO) i ddarparu cysylltiadau ar gyfer cymwysiadau morwrol, mwyngloddio ac amaethyddol anghysbell.
Esblygiad Diogelwch: Nod ymchwil mewn post{0}}cryptograffeg cwantwm yw datblygu algorithmau ysgafn, gwrthsefyll cwantwm a all redeg ar ddyfeisiau IoT DS, gan wella gallu'r rhwydwaith i wrthsefyll bygythiadau sy'n dod i'r amlwg.
Diwydiant 4.0: Mae scalability ac effeithlonrwydd ynni uchel DS-IoT yn ei alluogi i adeiladu rhwydweithiau synhwyrydd trwchus mewn ffatrïoedd clyfar, gan gynnwys synwyryddion monitro cyflwr, mesuryddion trydan a thagiau logisteg.
Rhagolygon y Dyfodol
DS-Mae IoT wedi'i ymgorffori ym map ffordd 5G MTC, gan sicrhau ei ddatblygiad a'i esblygiad parhaus. Mae ei integreiddio â rhwydweithiau hybrid, cyfrifiadura ymylol, cysylltedd lloeren a Industry 4.0 yn ei gwneud yn dechnoleg sylfaenol ar gyfer ecosystem Rhyngrwyd Pethau graddadwy, isel. Wrth i ddinasoedd a diwydiannau fabwysiadu seilwaith craffach, disgwylir i DS-IoT ddod yn ddatrysiad cysylltedd pwerus a chost-effeithiol yn y degawdau nesaf.
Cymhwyso NB{0}}IoT mewn-Deployment iot ar Raddfa Fawr
DS Mae IoT wedi'i gynllunio'n benodol i fodloni gofynion sylfaenol rhaglenni Rhyngrwyd Pethau ar raddfa fawr: effeithlonrwydd ynni uchel, cwmpas eang, graddadwyedd ar raddfa fawr a diogelwch cryf. Mae'n llenwi'r bwlch allweddol rhwng protocolau diwifr traddodiadol a LPWAN perchnogol trwy ddarparu datrysiadau safonedig byd-eang gradd cludwr.
Mae ei gymhwysiad ymarferol mewn meysydd fel mesuryddion clyfar, monitro amgylcheddol, logisteg, gofal iechyd ac amaethyddiaeth wedi profi ei effeithiolrwydd mewn amrywiol senarios cymhwyso. Er gwaethaf ei gyfyngiadau o ran hwyrni, symudedd a thrwybwn, mae DS-IoT yn parhau i fod yn dechnoleg atodol bwysig ar gyfer adeiladu rhwydweithiau Rhyngrwyd Pethau ar raddfa fawr, ynni effeithlon a diogel.
Gyda biliynau o ddyfeisiadau wedi'u cysylltu â'r rhwydwaith, mae'n hanfodol i beirianwyr sy'n datblygu systemau sefydlog sy'n canolbwyntio ar y dyfodol ddeall manteision ac anfanteision, technolegau defnyddio a photensial integreiddio DS-IoT.
