Технология
Передовые технологии беспроводного мониторинга для промышленных объектов
Технологии LPWAN
англ. Low-Power Wide-Area Network (PLWAN) — «энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия»
Наша компания занимается производством, проектированием, оказанием консультационных и экспертных услуг в отношении производимых нами программно-аппаратных комплексов работающих по технологии LPWAN. Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) — беспроводная технология передачи небольших по объему данных на дальние расстояния, разработанная для распределенных сетей телеметрии, межмашинного взаимодействия и интернета вещей. Наша компания производит программно-аппаратные комплексы, такие как устройства интернета вещей, средства автоматизированного управления технологическим процессом, работающие по технологии LPWAN в сетях стандартов LoRaWAN и NB-IoT.
РОССМА является участником международного сообщества производителей оборудования по стандарту LoRaWAN – LoRa Alliance.
Принцип работы
В основе принципа передачи данных по технологии LPWAN на физическом уровне лежит свойство радиосистем — увеличение энергетики, а значит и дальности связи при уменьшении скорости передачи. Чем ниже битовая скорость передачи, тем больше энергии вкладывается в каждый бит и тем легче выделить его на фоне шумов в приёмной части системы. Таким образом, низкая скорость передачи данных позволяет добиться большей дальности их приёма.
Подход, используемый для построения LPWAN-сети, схож с принципом работы сетей мобильной связи. LPWAN-сеть использует топологию «звезда», где каждое устройство взаимодействует с базовой станцией напрямую.
Устройство или модем с LPWAN-модулем передает данные по радиоканалу на базовую станцию. Станция принимает сигналы от всех устройств в радиусе своего действия, и передаёт на удалённый сервер, используя доступный канал связи: Ethernet, сотовая связь, VSAT и т.п.
Полученные на сервере данные используются для отображения, анализа, построения отчетов и принятия решений.
Управление устройствами, обновление программного обеспечения происходит с использованием обратного канала связи.
Область применения
Технология LPWAN ориентирована на приложения, требующие гарантированной передачи небольшого объёма данных, возможности длительной работы сетевых устройств от автономных источников питания, большого территориального охвата беспроводной сетью. Основными областями применения технологии LPWAN являются беспроводные сенсорные сети, автоматизация сбора показаний приборов учета, системы промышленного мониторинга и управления.
Большая дальность передачи
Радиус покрытия до 45 км в прямой видимости, 5-10 км в городской застройке
Низкое энергопотребление
Автономная работа устройств от батареи до 10 лет без замены
Нелицензируемые частоты
Работа в диапазоне 868 МГц (ISM) не требует лицензирования
Высокая проникающая способность
Отличное проникновение сигнала в здания, подвалы, промышленные объекты
LoRaWAN = Long Range Wide Area Network
LoRaWAN — протокол беспроводной связи для IoT-устройств
LoRaWAN — открытый стандарт, разработанный и поддерживаемый LoRa Alliance. Обеспечивает двунаправленную связь, сквозное шифрование, мобильность и локализацию устройств. ROSSMA является членом LoRa Alliance.
Главные конкурентные характеристики:
Большой радиус охвата и простота развертывания сетей
предоставление возможности абонентам осуществления передачи данных на расстояния, большие чем позволяет сеть базовых станций стандарта GSM. Покрытие создается специально под задачи клиента. Не лицензируемый диапазон частот
Сравнение технологий
| Сравнение технологий | LoRaWAN | NB-IoT | LTE-M | WirelessHART |
|---|---|---|---|---|
| Спектр | Нелицензируемый (ISM) | Лицензируемый (LTE) | Лицензируемый, LTE | Нелицензируемый (2,4 ГГц) |
| Кто поддерживает | LoRa Alliance (IBM, Cisco, Semtech) | 3GPP (Ericsson, Nokia, Intel, Qualcomm) | 3GPP (Ericsson, Nokia, Intel) | FieldComm Group (HART) |
| Скорость | 0,3–50 Кбит/с | < 150 Кбит/с | < 1 Мбит/с | 250 Кбит/с |
| Ширина спектра | 125/250 кГц | 200 кГц | 1,4 МГц | 2 МГц |
| Улучшение энерг. бюджета GSM | +20 дБ | +20 дБ | +12 дБ | N/A |
| Переиспользование частот | 1 | 7–9 (2G), 1 (LTE) | 1 | TDMA |
| Поддержка частных сетей | Да | Нет | Нет | Да |
| Автономность модуля | 10+ лет | 10 лет | До 10 лет (PSM) | 3–5 лет |
| Доступность | Доступна | Доступна (с 2018 г.) | Ограничена | Нишевая (промышленность) |
| Дальность | 15–45 км | 10–15 км | 10–14 км | 200–250 м |
| Топология сети | Звезда-звёзд, Mesh (relay) | Звезда | Звезда | Mesh (самоорганизующаяся) |
| Двусторонняя связь | Да (Class A/B/C) | Да (полная) | Да (полная, VoLTE) | Да (полная) |
- Спектр
- Нелицензируемый (ISM)
- Кто поддерживает
- LoRa Alliance (IBM, Cisco, Semtech)
- Скорость
- 0,3–50 Кбит/с
- Ширина спектра
- 125/250 кГц
- Улучшение энерг. бюджета GSM
- +20 дБ
- Переиспользование частот
- 1
- Поддержка частных сетей
- Да
- Автономность модуля
- 10+ лет
- Доступность
- Доступна
- Дальность
- 15–45 км
- Топология сети
- Звезда-звёзд, Mesh (relay)
- Двусторонняя связь
- Да (Class A/B/C)
- Спектр
- Лицензируемый (LTE)
- Кто поддерживает
- 3GPP (Ericsson, Nokia, Intel, Qualcomm)
- Скорость
- < 150 Кбит/с
- Ширина спектра
- 200 кГц
- Улучшение энерг. бюджета GSM
- +20 дБ
- Переиспользование частот
- 7–9 (2G), 1 (LTE)
- Поддержка частных сетей
- Нет
- Автономность модуля
- 10 лет
- Доступность
- Доступна (с 2018 г.)
- Дальность
- 10–15 км
- Топология сети
- Звезда
- Двусторонняя связь
- Да (полная)
- Спектр
- Лицензируемый, LTE
- Кто поддерживает
- 3GPP (Ericsson, Nokia, Intel)
- Скорость
- < 1 Мбит/с
- Ширина спектра
- 1,4 МГц
- Улучшение энерг. бюджета GSM
- +12 дБ
- Переиспользование частот
- 1
- Поддержка частных сетей
- Нет
- Автономность модуля
- До 10 лет (PSM)
- Доступность
- Ограничена
- Дальность
- 10–14 км
- Топология сети
- Звезда
- Двусторонняя связь
- Да (полная, VoLTE)
- Спектр
- Нелицензируемый (2,4 ГГц)
- Кто поддерживает
- FieldComm Group (HART)
- Скорость
- 250 Кбит/с
- Ширина спектра
- 2 МГц
- Улучшение энерг. бюджета GSM
- N/A
- Переиспользование частот
- TDMA
- Поддержка частных сетей
- Да
- Автономность модуля
- 3–5 лет
- Доступность
- Нишевая (промышленность)
- Дальность
- 200–250 м
- Топология сети
- Mesh (самоорганизующаяся)
- Двусторонняя связь
- Да (полная)
Проблемы, решаемые с помощью LoRaWAN
Отсутствие электропитания
Нет электрического питания для датчиков и измерителей в «поле»
Отсутствие покрытия GSM
Отсутствие или неудовлетворительное покрытие сети GSM для передачи данных
Разнородность интерфейсов
Разнородность интерфейсов для сбора данных с КИП и контроллеров автоматики
Дорогостоящий монтаж
Дорогостоящий монтаж проводных линий для обвязки КИП (контрольные и электрические кабели)
англ. Narrow Band Internet of Things
NB-IoT — протокол для IoT-устройств на базе мобильных сетей
Предназначен для подключения к цифровым сетям связи широкого спектра автономных устройств. Например, медицинских датчиков, счетчиков потребления ресурсов, устройств умного дома и т. п.
В основном применяется в городской застройке с высокой плотностью покрытия сетями сотовой связи GSM. В быту такие системы связи получили обобщающее наименование интернет вещей (англ. Internet of Things (IoT)).
NB-IoT является одним из трех стандартов IoT, разработанных 3GPP для сотовых сетей связи: eMTC (enhanced Machine-Type Communication), NB-IoT и EC-GSM-IoT. eMTC обладает наибольшей пропускной способностью и разворачивается на оборудовании LTE.
NB-IoT сеть может быть развернута как на оборудовании сотовых сетей LTE, так и отдельно, в том числе поверх GSM. EC-GSM-IoT предоставляет наименьшую пропускную способность и разворачивается поверх сетей стандарта GSM.
Гибкое управление энергопотреблением
Работа от батареи 5 Вт·ч до 10 лет
Огромная ёмкость сети
Десятки-сотни тысяч устройств на одну базовую станцию
Оптимизированная модуляция
Повышение чувствительности приёмника для улучшения покрытия
Низкая стоимость устройств
Простой чипсет, оптимизированный для IoT-задач
Часто задаваемые вопросы
Чем LoRaWAN отличается от NB-IoT?
На какое расстояние работают устройства ROSSMA?
Можно ли использовать оборудование во взрывоопасных зонах?
Какой протокол связи выбрать для моей задачи?
Сколько датчиков можно подключить к одной базовой станции?
Как долго работают датчики без замены батареи?
Можно ли интегрировать с существующей SCADA или MES?
Нужна ли лицензия на использование частот LoRaWAN?
Как обеспечивается безопасность передачи данных?
Что нужно для запуска пилотного проекта?
Обсудить проект
Свяжитесь с нами для подбора оптимальной технологии для вашего проекта