LPWAN
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LPWAN ( Red de área amplia de baja potencia - "red de largo alcance con eficiencia energética") es una tecnología inalámbrica para transmitir datos pequeños a largas distancias, desarrollada para redes de telemetría distribuida, interacción de máquina a máquina e Internet de las cosas . LPWAN es una de las tecnologías inalámbricas que proporciona un entorno para recopilar datos de varios equipos: sensores, medidores de servicios públicos, dispositivos de alarma contra incendios [1] , etc.
Cómo funciona
El principio de la transmisión de datos utilizando la tecnología LPWAN en la capa física PHY se basa en la propiedad de los sistemas de radio: un aumento en la energía y, por lo tanto, el rango de comunicación, con una disminución en la velocidad de transmisión. Cuanto menor sea la tasa de bits, más energía se pone en cada bit y más fácil es distinguirlo del ruido en la parte receptora del sistema. Por lo tanto, una tasa de datos baja le permite lograr un mayor rango de su recepción.
El enfoque utilizado para construir una red LPWAN es similar a cómo funcionan las redes móviles. La red LPWAN utiliza una topología en estrella , donde cada dispositivo interactúa directamente con la estación base . Las redes de escala urbana o regional se construyen utilizando una configuración de estrella de estrellas.
Un dispositivo o módem con un módulo LPWAN transmite datos por aire a la estación base. La estación recibe señales de todos los dispositivos dentro de su alcance, digitaliza y transmite a un servidor remoto utilizando un canal de comunicación disponible: Ethernet , celular , VSAT .
Los datos recibidos en el servidor se utilizan para visualización, análisis, elaboración de informes y toma de decisiones.
La administración de dispositivos, las actualizaciones de software se realizan utilizando el canal de comunicación inverso.
Para la transmisión de datos a través de un canal de radio, por regla general, se utiliza un espectro de frecuencias sin licencia que se permite el uso gratuito en la región donde se construye la red: 2,4 GHz, 868/915 MHz ( LoRa ), 433 MHz, 169 MHz [ 2] .
Características
Beneficios de LPWAN
- El largo alcance de la transmisión de señales de radio en comparación con otras tecnologías inalámbricas utilizadas para la telemetría GPRS o ZigBee alcanza los 10-15 km [2] .
- Bajo consumo de energía para dispositivos finales, debido al mínimo consumo de energía para la transmisión de un pequeño paquete de datos [3] [1] .
- Alto poder de penetración de la señal de radio en áreas urbanas cuando se usan frecuencias sub-GHz.
- Alta escalabilidad de la red en grandes áreas [1] .
- No es necesario obtener un permiso de frecuencia y pagar por el espectro de radio, debido al uso de frecuencias sin licencia (banda ISM) [4] [2] [3]
Desventajas de LPWAN
- Rendimiento relativamente bajo debido al uso de un canal de radio de baja frecuencia. Varía según la tecnología utilizada para la transmisión de datos en la capa física, oscila entre varios cientos de bit/s y varias decenas de kbit/s [2] [1] .
- El retraso en la transmisión de datos desde el sensor hasta la aplicación final, asociado al tiempo de transmisión de la señal de radio, puede alcanzar desde varios segundos hasta varias decenas de segundos.
- La falta de un estándar único que defina la capa física y el control de acceso a los medios para las redes LPWAN inalámbricas.
Aplicaciones
La tecnología LPWAN está enfocada en aplicaciones que requieren transmisión garantizada de una pequeña cantidad de datos, la posibilidad de operación a largo plazo de dispositivos de red desde fuentes de energía autónomas y una gran cobertura territorial de una red inalámbrica. Las principales áreas de aplicación de la tecnología LPWAN son las redes de sensores inalámbricos, la automatización de la recopilación de lecturas de contadores, los sistemas de control y seguimiento industrial.
Aplicaciones
- Energía: sistemas de control y medición automatizados inalámbricos de energía eléctrica [5] .
- Vivienda y servicios comunales: recogida remota de lecturas de contadores: agua, calor, gas, electricidad [6] .
- Agricultura: seguimiento de la humedad y la temperatura del suelo, seguimiento de los niveles de iluminación y radiación solar, seguimiento del estado de los almacenes y almacenes de verduras.
- Sistemas de seguridad y vigilancia: redundancia de canales de comunicación, control de intrusión, control de inundaciones, control de seguridad contra incendios.
- Sistemas de gestión de ciudades y " ciudad inteligente ": control de iluminación [7] , seguimiento de flujos de automóviles, control de ocupación de estacionamientos, control de temperatura, ruido, humedad, iluminación, contaminación del aire y similares.
- Vigilancia ambiental : vigilancia de la calidad del aire y del agua, vigilancia de los niveles de agua en ríos y lagos, vigilancia del peligro de incendios en los bosques.
- Construcción: control de equipos, seguimiento de los parámetros de estructuras y edificios.
- Medicina: dispositivos portátiles.
- Autotransporte: control del límite de velocidad y estilo de conducción.
- Sistemas de producción y abastecimiento: control de parámetros de equipos, seguimiento del estado de la carga.
- Aplicaciones de Internet de las Cosas [1] .
Notas
- ↑ 1 2 3 4 5 Internet de las cosas: la base de la nueva economía . Archivado el 15 de marzo de 2016 en Wayback Machine . Semana de PC (25 de febrero de 2016)
- ↑ 1 2 3 4 Comunicaciones de largo alcance en bandas sin licencia: las estrellas emergentes en los escenarios de IoT y Smart City . Consultado el 17 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 21 de enero de 2022. (indefinido)
- ↑ 1 2 Bajo consumo, área amplia. Una encuesta de protocolos inalámbricos de IoT de mayor alcance . Consultado el 17 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2016. (indefinido)
- ↑ Anexo N° 11 a la resolución del Comité Estatal de Radiofrecuencias del 7 de mayo de 2007 N° 07-20-03-001 . Consultado el 17 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 27 de marzo de 2016. (indefinido)
- ↑ "Se ha desarrollado una nueva tecnología de comunicación para ASKUE inalámbrico". Iván Smolyaninov. Energía e Industria de Rusia, enero de 2016 No. 01-02 (285—286), página 28
- ↑ Se encenderá una llama de un número . Archivado el 23 de marzo de 2016 en Wayback Machine . Kommersant.ru (22 de febrero de 2016)
- ↑ ¿Podría el alumbrado público ser la plataforma para las LPWAN de ciudades inteligentes? (enlace no disponible) . Consultado el 17 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 24 de marzo de 2016. (indefinido)
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