Come le Reti a Bassa Potenza ed Ampio Raggio Stanno Abilitando i Sistemi IoT

^{Le LPWAN possono permettere qualcosa come una città “smart”.}

Cosa amano gli ingegneri civili, ma odiano gli ingegneri elettronici? Il Cemento. La cosa che è alla base del nostro mondo fisico spesso confonde i segnali elettronici, che sono le fondamenta del nostro mondo digitale. Piattaforme di parcheggio, centri commerciali e strutture sotterranee soffrono tutte di una cattiva copertura di segnale. Senza alcuni tipi di finestra o di ripetitore, difficilmente avrai una buona copertura in queste aree. Ciò sta diventando un problema visto che l'Internet delle Cose (IoT) si sta espandendo in quei tipi di posti. Ecco dove le ampie aree network (LPWAN) subentrano. Le LPWAN possono aiutare a risolvere problemi di copertura e di potenza per i dispositivi IoT. In aggiunta, possono creare opzioni di servizio distribuiti e di bassa potenza che rivoluzioneranno l’IoT.  

Cos’è una LPWAN?

Il nome dice quasi tutto. Le LPWAN dovrebbero fornire copertura network su un’area ampia per dispositivi a bassa potenza. Per essere chiari, LPWAN non non è uno standard, ma semplicemente una descrizione. Ci sono, e ci sono stati, una varietà di compagnie che forniscono LPWAN utilizzando svariate tecnologie differenti. I soli requisiti per questi sistemi sono che coprono “un'area ad ampio raggio” (normalmente più di 2 km) e danno la possibilità di utilizzare dispositivi a bassa potenza. Se vogliono una diffusione sul mercato, hanno bisogno di farlo a basso prezzo. 

L’area ad ampio raggio è necessaria per consentire configurazioni disperse come l’Utilità di Controllo per un complesso grande o un edificio. La natura centralizzata dei sistemi LPWAN significa acquistare un sacco di sensori e dispositivi. Questi aggiungono costi, quindi per poter andare a buon fine una LPWAN deve anche essere a prezzo basso. Molti sensori e dispositivi sulle LPWAN dovrà funzionare per anni (10 sembrerebbe lo standard) sulle batterie. Ciò significa che i sensori saranno a bassa potenza e la LPWAN deve utilizzare una soluzione di networking a bassa potenza. L’unico inconveniente per i network a bassa potenza è che essi riducano la velocità del trasferimento dei dati. Come risultato, la maggior parte delle LPWAN sono disponibili per applicazioni con bassa portata.   

Il mercato delle LPWAN sta crescendo ad una velocità tremenda e aspetta di connettere 4 bilioni di dispositivi entro il 2025. Questa marea crescente sta portando ad una competizione intensa, estendendo anche nell’industria delle telecomunicazioni. 

Cosa non è una LPWAN?

Le reti telefoniche non sono attualmente considerate LPWAN. In ogni caso, ciò potrebbe cambiare visto che i gestori mobili tentano di entrare nel mercato. Le Telecomunicazioni hanno già un’infrastruttura vasta che può permettere loro di implementare i network facilmente. Un altro vantaggio del cellulare è che i modelli di business delle compagnie permettono loro di vendere sistemi LPWAN meno costosi. Essi fanno soldi sui contratti, non sull’hardware. Questo modello li incentiva a vendere il maggior numero possibile di sistemi a basso prezzo. Come detto prima, meno è costoso e meglio è se si parla di LPWAN. Il requisito di bassa potenza è la sola cosa con cui i gestori hanno problema. Le attuali antenne cellulari attirano troppa potenza per essere utili per molte applicazioni LPWAN. Anche questo, comunque, sta cambiando, visto che le telecomunicazioni stanno investendo nello sviluppo di  soluzioni a bassa potenza.

Cosa significa per le compagnie LPWAN operare nella bande di frequenza non autorizzate? Bene, saranno presto raggiunte da gestori con quote ampie nei settori autorizzati. 

^{5G è pronto per diventare la prossima soluzione LPWAN per gestori di cellulare.} 

Attuali Applicazioni IoT LPWAN

Quindi cosa devono fare le LPWAN con l’IoT? I dispositivi IoT individuali stanno già crescendo di numero e l’IoT crescerà presto di scala. Il prossimo step nell’IoT sono i sistemi “smart”. Questi sistemi si sposterebbero dal controllare manualmente dei dispositivi discreti a network di elementi automaticamente gestiti. 

Ci sono diversi sistemi che possono beneficiare dalle funzionalità LPWAN attuali. Questi includono cose come i sistemi di utilità di controllo, sistemi di auto-parcheggio e tracciamento oggetto. La maggior parte di questi posti sarà al chiuso con tanto cemento a attenuare i segnali, quindi vicino alla copertura di un’area ampia. Hanno anche bisogno di un sacco di sensori a bassa potenza che possono inviarsi piccoli pacchetti di dati l’un l’altro o ad un controller centralizzato. Senza LPWAN starai bloccato fisso sui router WiFi in ogni anfratto e angolo del centro commerciale, solo per connettere un sensore di temperatura ambientale. La potenza sarebbe un altro grande problema. Immagina di dover connettere ognuno dei tuoi sensori di parcheggio al radar. No grazie.

Una tecnologia esistente LPWAN può gestire queste applicazioni, e lo sta già facendo. Un esempio dell’utilità della LPWAN è nelle luci urbane. Un rilevamento erogato con controllo centralizzato può permettere alle luci di diminuire o aumentare a livelli adeguati basato sulla posizione. Ciò può far risparmiare soldi alle città, per essere onesto, i margini non sono alti. Il beneficio più grande è per tracciamento e manutenzione. Con l’LPWAN squadre di manutenzione possono sapere esattamente dove e quando una luce si è fulminata. Ciò è dove LPWAN può aiutare realmente, creando sistemi distribuiti facili da monitorare e controllare.

 

^{I veicoli autonomi stanno aiutando a guidare il mercato LPWAN.}

Applicazioni LPWAN IoT Future

Il fattore di inibizione principale per le LPWAN è la loro larghezza di banda. I requisiti a bassa potenza significano bassa velocità di trasmissione dati. Quindi cose come i dati del contatore dell’acqua possono essere inviati sul network, ma non immagini o video. La futura generazione di LPWAN soddisferà ancora le aree ampie e  bassa potenza, e allo stesso tempo forniranno una maggiore larghezza di banda. 

Una delle applicazioni più grandi per le LPWAN a alta larghezza di banda saranno i veicoli autonomi. Più e più auto stanno utilizzando sistemi di assistenza di guida avanzati (ADAS), e diverse compagnie stanno spingendo ulteriormente verso automobili completamente senza conducente. Queste auto diventeranno nodi di guida IoT e necessiteranno di connettersi ad un network per funzionare. Attualmente, il 4G è il solo network che possono utilizzare, ma non è l’ideale. I veicoli autonomi necessiteranno una soluzione network a potenza più bassa visto che i loro processori diventano più affamati di potenza. Ecco dove arriva il 5G. Il 5G darà alle auto, connessioni a larghezza di banda più alte per utilizzo a bassa potenza rispetto al 4G. Una LPWAN 5G  permetterà alle auto di scaricare e caricare grosse quantità di dati, aumentando la sicurezza ed il comfort dei loro conducenti.

Un internet delle cose di vasta portata è stato lento ad arrivare, ma ci siamo quasi. Le LPWAN saranno presto ampiamente adottate per connettere ampie, strutture piene di cemento e renderle “smart”. Butta un occhio al mercato visto che le compagnie di telefonia combattono con lo spettro delle start up non autorizzati per la torta del LPWAN. Soluzioni attuali possono permettere parcheggio “smart”, misurazione e sistemi di illuminazione con basse necessità di larghezza di banda. Nel corso del tempo vedremo velocità di trasferimento dati superiori nelle LPWAN, che saranno utilizzate per connettere automobili senza conducente. Ora sta a te progettare i PCB per tutti questi sistemi. 

Hai mai provato a mescolare il cemento a mano? È un processo lungo, tedioso e stancante. Le cose sono molto più facili quando utilizzi gli strumenti giusti, come una betoniera. Lo stesso va per la progettazione di PCB per sistemi LPWAN. I tuoi PCB dovranno essere piccoli, robusti e a bassa potenza per funzionare con la maggior parte delle applicazioni LPWAN. CircuitStudio^® è lo strumento che renderà il design facile per te. Con un’ampia gamma di caratteristiche avanzate, ti aiuterà a disegnare come mai prima. 

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