Internet of Things (2.časť) - Technológie na bezdrôtový prenos dát • SVETELEKTRO

Aké sú možnosti bezdrôtového prenosu dát v IoT? Aké sú výhody a nevýhody jednotlivých rozhraní?

Komunikácia v IoT prebieha prostredníctvom zariadení (device) alebo brán (gateway). Najpoužívanejším riešením je komunikácia prostredníctvom gateway. Tieto vedia komunikovať často cez viaceré rozhrania. V rámci technológií existuje veľký výber pre bezdrôtovú komunikáciu. Dôležitým parametrom pri výbere je dosah, rýchlosť prenosu dát, náročnosť spracovania, energetická spotreba či bezpečnosť.

V rámci bezdrôtových technológií sa v súčasnosti využívajú najmä:

GSM (Telemetria, SMART City, diaľkové ovládanie, zber stredného množstva dát)
LTE (Telemetria, SMART City, diaľkové ovládanie, zber väčšieho množstva dát)
Bluetooth (Domáca automatizácia – SMART Home)
WiFi (Domáca automatizácia – SMART Home)
Lora / LoRaWAN (Telemetria, merače energií, posielanie dát zo senzorov, SMART City)
SigFox (Telemetria, merače energií, posielanie dát zo senzorov)

2G (GSM a GPRS) / 3G

GSM technológia je označovaná ako 2. generácia bezdrôtových telefónnych technológií mobilných sietí. Označuje sa tiež ako 2G. Je digitálna a slúži na prenos hlasových dát a sms. Na prenos dát používa frekvenciu 900MHz a 1800MHz. Akousi nadstavbou pre 2G siete je technológia GPRS, tiež označovaná ako 2.5, ktorá navyše ponúka aj možnosť prenosu dát na základe IP a WAP protokolov. Prenosová rýchlosť je však relatívne nízka (cca 20kb/s). 3G je 3. generácia mobilných technológií. Úlohou je prenos ako hlasu tak aj dát (e-maily, správy). Mobilné technológie 3G pracujú v pásme 2,1 GHz a umožňujú využívanie väčšieho počtu služieb, ako je napr. rýchly prenos pomocou nadstavby siete 3G HSDPA (High Speed Download PACKET Access), ktorého teoretické maximum je 14,4 Mbit/s.

Výhody: vysoké pokrytie, veľké množstvo operátorov, nízka cena za prenos dát, roamingový prenos dát bez poplatkov v rámci EÚ, spoľahlivá technológia
Nevýhody: vysoká energetická spotreba, nízka prenosová rýchlosť, náročnejšia komunikácia s modulmi
Výrobcovia: Quectel

4G (LTE)

V súčasnosti je to najnovšia technológia pre mobilné siete. Ide o technológiu 4. generácie mobilných technológií, ktorú tiež označujeme ako LTE (Long Term Evolution). Je určená pre vysokorýchlostný internet v mobilných sieťach. Je to až 10 krát rýchlejšie pripojenie ako umožňujú 2G a 3G siete. Frekvenčné pásmo pre Európu je 700 – 2600MHz s rýchlosťou prenosu 70-250Mb/s.

Výhody: vysoká prenosová rýchlosť, rýchle budovanie a rozširovanie siete, roamingový prenos dát bez poplatkov v rámci EÚ, spoľahlivá technológia, perspektívne frekvenčné pásmo.
Nevýhody: vysoká energetická spotreba, zatiaľ vyššia cena modulov
Výrobcovia: Quectel

Bluetooth

Technológia Bluetooth je určená pre bezdrôtovú komunikáciu viacerých elektronických zariadení na krátku vzdialenosť. Od roku 1994 prešla táto technológia vývojom a v súčasnosti sa používa verzia 4.2. Funguje vo frekvenčnom pásme od 2,402GHz po 2,483GHz. Táto verzia umožňuje Smart zariadeniam prístup k internetu bez potreby dodatočného zariadenia. Najvyššia prenosová rýchlosť je 24Mb/s. Začiatkom roka 2017 bola uvedená na trh verzia Bluetooth 5, ktorá deklaruje niekoľko násobne väčší dosah a prenosovú kapacitu.

Výhody: nižšia spotreba, schopnosť komunikácie priamo so smartfónmi, rozšírená technológia
Nevýhody: krátky dosah, platená licencia, využíva preťažené frekvenčné pásmo 2,4GHz, nekompatibilita verzií
Výrobcovia: Fujitsu, Rayson

WiFi

Technológia WiFi (Wireless Fidelity) je bezdrôtová technológia, ktorá na prenos používa rádiové vlny v sieťach WLAN. Na prenos používa frekvenčné pásmo v rozsahu 2,4 a 5GHz s rýchlosťou prenos až 150Mb/s. V súčasnosti je WiFi najviac používanou technológiou na bezdrôtový prenos dát. Základným prvkom siete je tzv. prístupový bod (Access point alebo hotspot), ktorý vysiela signál, ktorý je počítač schopný rozpoznať a spracovať.

Výhody: vysoká prenosová rýchlosť, rozšírená technológia, vysoká bezpečnosť
Nevýhody: vysoká energetická spotreba, topológia bod-bod
Výrobcovia: Lantronix, Wiznet, Espressif

Technológie WiFi a Bluetooth (Local Area Network) sú veľmi rozšírené protokoly, ktoré slúžia prevažne pre komunikáciu osobných zariadení. 2G/3G/4G (Cellular Network) sú mobilné technológie, ktoré sú vhodné pre vysokú priepustnosť dát veľkého počtu prístupových zariadení s nutnosťou energetického zdroja.

V ďalšej časti seriálu o IoT si povieme viac o technológiach LoRa, LoRaWAN, SigFox a NB-IoT.