Mạng diện rộng công suất thấp là gì và công dụng của nó là gì?

Internet tiếp tục phát triển và Internet vạn vật (IoT) là một lĩnh vực tiếp tục phát triển với tốc độ chóng mặt. Mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) đang thúc đẩy phần lớn sự tăng trưởng này, một loại kết nối công suất thấp dành cho mạng diện rộng hữu ích cho việc triển khai và sử dụng IoT.

Vì vậy, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về LPWAN, các loại LPWAN khác nhau và một số ví dụ thực tế về cách chúng được sử dụng.

IoT là gì?

Để hiểu LPWAN, bạn phải hiểu IoT là gì. Chúng ta không cần phải trình bày quá sâu về vấn đề này, nhưng một chút kiến ​​thức sẽ giúp ích rất nhiều khi giúp hiểu về LPWAN.

Thuật ngữ IoT đề cập đến các thiết bị vật lý được kết nối với nhau. Những thiết bị này bao gồm mọi thứ, từ máy điều nhiệt thông minh trong nhà bạn đến đèn đường thông minh trong thành phố.

Một số thiết bị hỗ trợ IoT phổ biến bao gồm:

• Thiết bị nhà thông minh: Bình giữ nhiệt, ánh sáng, camera an ninh
• Công nghiệp: Cảm biến trong thiết bị sản xuất, cảm biến kiểm soát hàng tồn kho
• Thành phố thông minh: Chiếu sáng đường phố và đèn giao thông, giao thông công cộng
• Nông nghiệp: cảm biến đất, tưới tiêu thông minh, kiểm soát gia súc

Đây chỉ là một số cách mà IoT đang được sử dụng. Tuy nhiên, để các hệ thống IoT hoạt động, chúng cần được kết nối và LPWAN thường đóng vai trò này.

LPWAN là gì?

LPWAN là một mạng truyền thông không dây có thể cung cấp truyền dữ liệu băng thông thấp và công suất thấp trên một khu vực rộng lớn. Do khu vực mà LPWAN có thể bao phủ nên nó rất phù hợp để giúp các mạng IoT giao tiếp.

LPWAN không có kích thước vùng cố định cụ thể mà nó có thể bao phủ. Phạm vi phủ sóng phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm công nghệ truyền dẫn, số lượng thiết bị IoT được kết nối, tốc độ dữ liệu khả dụng, v.v. Hơn nữa, các yếu tố khác ảnh hưởng đến phạm vi phủ sóng và truyền LPWAN, chẳng hạn như các vật cản môi trường.

LPWAN hoạt động như thế nào?

Các thuộc tính năng lượng thấp của LPWAN là chìa khóa cho chức năng của chúng. Các thiết bị IoT thường là thiết bị chạy bằng pin, tiêu thụ ít năng lượng. Ngoài ra, hầu hết các thiết bị IoT truyền một lượng nhỏ dữ liệu ở tốc độ bit thấp. Điều này làm cho LPWAN trở nên lý tưởng để kết nối các thiết bị này ở khoảng cách xa mà sử dụng mức năng lượng tối thiểu.

LPWAN chủ yếu sử dụng tần số vô tuyến không được cấp phép. Điều này phủ nhận sự cần thiết phải cấp phép và giảm chi phí. Cách dữ liệu được mã hóa và truyền đi tùy thuộc vào loại LPWAN. Nhưng cốt lõi của mỗi loại là một kỹ thuật điều biến được thiết kế để truyền dữ liệu trên một khoảng cách dài với nhiễu tối thiểu.

Một số phương pháp được sử dụng để đạt được điều này bao gồm:

• Sử dụng mã sửa lỗi
• Lan truyền tín hiệu (lan truyền tín hiệu trên một dải tần số rộng)
• Giảm tốc độ dữ liệu

Nó khá hữu ích khi nghĩ về một vòi nước. Bật nó lên đầy đủ và bạn có một dòng chảy mạnh mẽ; điều này có thể được ví như Mạng diện rộng (WAN) truyền thống với nhiều dữ liệu (nước) chảy rất nhanh. Nhược điểm là điều này đòi hỏi rất nhiều năng lượng để duy trì dòng chảy.

Giảm lưu lượng đó xuống mức nhỏ giọt ổn định và bạn có LPWAN. Nước sẽ vẫn di chuyển cùng một khoảng cách, nhưng cần ít năng lượng để giữ cho dòng nước chảy nhỏ giọt.

3 lợi ích chính của LPWAN

Lý do LPWAN được sử dụng để kết nối các thiết bị IoT có thể được tóm tắt bằng cách xem xét ba lợi ích chính mà các loại mạng này mang lại.

1. Trị giá: Chi phí của LPWAN thấp hơn so với mạng WAN truyền thống. Cả từ quan điểm phần cứng và chi phí triển khai, LPWAN đều cung cấp giải pháp kết nối chi phí thấp.
2. Phạm vi: Phạm vi của LPWAN khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như cấu trúc liên kết, yêu cầu thiết kế, điều kiện môi trường và nhiễu. Một mạng điển hình có thể hoạt động trong phạm vi khoảng sáu dặm. Nhưng như chúng ta sẽ xem xét trong phần tiếp theo, một số loại LPWAN có phạm vi tối đa khoảng 25 dặm.
3. Quyền lực: Bộ thu phát, cảm biến LPWAN và các mặt hàng khác thường là thiết bị tiêu thụ điện năng thấp. Ví dụ, nhiều trong số chúng chạy bằng pin và thông thường tuổi thọ của pin được đo bằng năm.

Các thuộc tính này góp phần vào việc sử dụng LPWAN làm hình thức kết nối chính cho hàng triệu thiết bị IoT.

Các loại LPWAN chính

Có một số loại LPWAN riêng biệt. Loại LPWAN bạn chọn phụ thuộc vào một số yếu tố. Ví dụ, loại LPWAN của Sigfox tự hào có phạm vi lên tới 25 dặm; điều này mang lại lợi ích khi các thiết bị nằm rải rác trên một phạm vi dài.

Dưới đây là một số loại LPWAN phổ biến nhất:

• LoRaWAN: Điều này sử dụng một kỹ thuật gọi là Điều chế trải rộng tiếng kêu để đạt được liên lạc đường dài. Kỹ thuật tương tự cho phép nó đạt được điều này với mức tiêu thụ điện năng rất thấp. LoRaWAN cung cấp một số lợi ích, bao gồm chi phí thấp và khả năng mở rộng. Nó cũng hỗ trợ các tính năng định vị địa lý và giao tiếp hai chiều.
• NB-IoT: Đây là LPWAN hoạt động trên mạng di động. Điều này cho phép nó duy trì các tính năng xác định của LPWAN nhưng có thêm lợi ích về tốc độ dữ liệu tăng và bảo mật được cải thiện.
• Sigfox: Sigfox là một dịch vụ LPWAN độc quyền có phạm vi phủ sóng toàn cầu. Nó sử dụng điều chế băng tần siêu hẹp để đáp ứng các yêu cầu về phạm vi và năng lượng của các thiết bị được kết nối và, trong điều kiện tối ưu, có thể đạt được phạm vi lên tới 25 dặm.
• Chân không: Weightless đạt được các mục tiêu LPWAN về kết nối đường dài, tiêu thụ ít năng lượng bằng cách sử dụng Điều chế tần số băng rộng và Ghép kênh tần số trực giao. Đây là một dịch vụ khác có phạm vi phủ sóng toàn cầu.

Như bạn có thể thấy, có nhiều cách khác nhau để đạt được mục tiêu của LPWAN. Tuy nhiên, phần lớn yếu tố thúc đẩy việc lựa chọn LPWAN phụ thuộc vào các chức năng mà nó dự kiến ​​sẽ phục vụ, điều này được hiểu rõ nhất bằng cách xem xét một số cách mà LPWAN đang được sử dụng.

LPWAN được sử dụng để làm gì?

Chúng tôi đã đề cập đến vấn đề này, nhưng cách tốt nhất để hiểu đầy đủ cách thức hoạt động của LPWAN là thảo luận về một số tình huống trong thế giới thực nơi các thiết bị IoT đang được sử dụng.

Những thành phố thông minh

Các thành phố đang ngày càng sử dụng LPWAN để đạt hiệu quả cao. Một số cách phổ biến mà chúng đang được sử dụng bao gồm:

• Chiếu sáng đường phố thông minh: Đèn đường thông minh sử dụng LPWAN cho nhiều mục đích sử dụng. Phổ biến nhất là tiết kiệm năng lượng bằng cách điều chỉnh độ sáng của đèn tùy thuộc vào các yếu tố như điều kiện khí hậu, thời gian trong ngày và mức độ hoạt động trên đường phố.
• Đèn giao thông thông minh: Chúng được sử dụng để giảm bớt tắc nghẽn bằng cách ưu tiên đèn giao thông để tối ưu hóa luồng giao thông
• Bãi đậu xe thông minh: Các cảm biến có thể được sử dụng để giám sát sự sẵn có của chỗ đậu xe ô tô.

Việc chuyển sang các thành phố thông minh hơn được thiết kế để cải thiện chất lượng cuộc sống cho cư dân và giảm lượng khí thải carbon cũng như hóa đơn năng lượng của các đô thị.

Nông nghiệp

Nông nghiệp là một lĩnh vực khác đã chứng kiến ​​sự gia tăng nhanh chóng trong việc sử dụng các thiết bị IoT và LPWAN. Dưới đây là một số cách LPWAN giúp nông dân:

• Giám sát đất: LPWAN và cảm biến có thể theo dõi các điều kiện của đất như độ ẩm và nhiệt độ. Điều này cho phép nông dân tiết kiệm nước bằng cách chỉ tưới ở những nơi và khi cần thiết.
• Kiểm soát chăn nuôi: Vị trí của vật nuôi có thể được sử dụng bởi các cảm biến được kết nối với LPWAN.

Đây là một lĩnh vực khác mà LPWAN có thể cắt giảm chi phí và giảm tác động môi trường của các hoạt động nông nghiệp.

Chăm sóc sức khỏe

LPWAN đang chuyển đổi hoạt động chăm sóc sức khỏe và cách chúng tôi theo dõi bệnh nhân cũng như tình trạng bệnh. Trong số các ứng dụng của công nghệ là:

• Cung cấp thông tin thời gian thực về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân bằng các thiết bị theo dõi bệnh nhân từ xa
• Theo dõi tình trạng và vị trí của thiết bị
• Theo dõi và điều chỉnh điều kiện môi trường trong các cơ sở y tế

Nhìn chung, LPWANS có thể giúp hợp lý hóa việc điều trị bệnh nhân và đồng thời giảm chi phí chung.

LPWAN: Chậm và Ổn định Chiến thắng Cuộc đua

LPWAN là những anh hùng thầm lặng của một thế giới ngày càng kết nối. Sử dụng cách tiếp cận chậm và ổn định để truyền dữ liệu, các mạng này đang làm cho các thành phố của chúng ta thông minh hơn, nhà ở của chúng ta an toàn hơn và nông nghiệp của chúng ta hiệu quả hơn.

Sức mạnh của thông tin không phải là tất cả về “dữ liệu lớn”; đôi khi, những điều nhỏ nhặt trong cuộc sống quan trọng.