Системите за безжично предаване на информация стават все по-известни, достъпни и предпочитани. Тези системи отварят цял нов бизнес свят и индустриални възможности. Тук накратко ще разгледаме т.нар. LPWAN мрежи.
LPWAN е съкращение от low – power wide range network. Това означава, че информацията се предава на големи разстояния до 15км и една батерия стига за работа до 10 години на устройството. Има четири основни видове LP технологии:
- Cellular LPWAN;
- Ultra-Narrowband LPWAN;
- Spread Spectrum LPWAN;
- Telegram Splitting.
Cellular LPWAN
Типичен представител на тази технология е NB-IoT. Само този вид LPWAN спада към групата на лицензираните, защото се използват честотни ленти, за ползването на които мобилните оператори плащат лиценз. Cellular LPWAN използват инфраструктурата на мобилните оператори. Поради това, че данните се предават между сензорите и клетките на мобилните оператори на относително кратки разстояния, при комуникация между тях има малка интерференция от външната среда. Друг плюс е, че има сигурно транспортиране на данни. Тази технология обаче работи с комплексни протоколи, поради което не може да се установи стабилна връзка между трансмитер и приемник от първия път, а това води до сериозен разход на енергия и бързо изтощаване на батериите.
Ultra-Narrowband LPWAN
Това е традиционна технология. Ultra-Narrowband LPWAN спада към групата на нелицензираните. Типичен представител на тази технология е Sigfox, работеща на Sub-GHz ISM (868MHz в Европа). При тази технология сигналите се предават в много тясна честотна лента на канала, обикновено под 1KHz. Тази особеност дава възможност за много ефикасно използване на радиочестотния спектър, защото в тесен честотен диапазон могат да се предават паралелно сигнали. Ниската скорост на предаване позволява на приемника да открива и декодира съобщенията при големи разстояния между приемник и предавател. Поради тясната честотна лента времето за предаване се увеличава и това води съответно до по-голям разход на енергия и до по-голяма уязвимост от интерференция с външни сигнали от други мрежи, работещи на същите честоти. Нивото на мощността на UNB сигналите е по-високо от прага на шума.
Spread Spectrum LPWAN
Този вид LPWAN спада към групата на нелицензираните. SS LPWAN предава тесни сигнали в по-широка честотна лента. Тези модулации работят в зашумена среда и имат повишена чувствителност на приемника. Обезпечават работа на големи разстояния. Поради това, че предаването е раздробено на теснолентови сигнали, които се предават в широки честотни ленти, използването на радиоспектъра е недостатъчно ефикасно.
Типични представители на SS LPWAN са Zigbee (DSSS) и LoRa (CSS). Методите за разширение на спектъра са основно:
- псевдослучайна промяна на работната честота (frequency-hopping spread spectrum, FHSS). Това е най-простият метод, периодично се сменя носещата честота по алгоритъм, известен на предавателя и приемника;
- метод на пряката последователност (direct sequence spread spectrum, DSSS). Този метод е по-ефективен от FHSS;
- метод на импулсната честотна модулация (chirp spread spectrum, CSS). Този метод се използва в модулацията по технология LoRa® и осигурява най-голямо разстояние на предаване.
Telegram splitting LPWAN
Основен представител на на този вид мрежи е MIOTY® - най-новата LPWAN сензорна мрежа. Тя е представена за първи път на 14 Април 2020 година. Създателят на този нов тип мрежа е Fraunhofer-Gesellschaft – R&D институт в Германия, който също е създал и други иновативни продукти като MP3 и Sirius XM.
MIOTY®, като най-новият вид комуникация, има за основна цел да направи по-сигурно от всякога предаването на данни с нелицензирани честоти. Поради нарастващото количество на устройства, свързани към безжични мрежи, нарастват и интерференциите, което съответно води до загуби на пакети и като цяло до ненадеждна комуникация. Традиционният метод за предаване на информация в LPWAN е да се изпраща информацията в един пакет на една честота, поради което при интерференция се получават загуби на важна част от предаваната информация. MIOTY® прилага нов и по-безопасен начин за предаване на данни – така наречения Telegram Splitting. Този метод има 3 стъпки за изпращане на пакети. Първо, трансмитерът взема един пакет информация и го разделя на няколко по-малки подпакети, които съдържат различни части от данни от основния пакет. Във втора стъпка трансмитерът изпраща тези подпакети, но в различни времена и в различни честотни ленти. Накрая получателят събира получената информация и пренарежда данните. Този нов метод позволява да се пращат данни на големи разстояния, без да има загуба на данни.
Три стъпки на Telegram Splitting
Подпакетите се предават в различни честоти и време. Важно е да се отбележи, че честотната лента на подпакетите е много тясна - под 3KHz.
Алгоритъм в базовата станция постоянно сканира спектъра за подпакети и ги сглобява отново в цялостно съобщение. Приемникът се нуждае само от 50% от подпакетите, за да възстанови напълно информацията. Това намалява негативният ефект от повредени или изгубени пакети поради интерференции и увеличава устойчивостта на смущения.
За успеха на всеки проект, базиран на безжична комуникация, е важно да се избере подходящата безжична технология. Специалистите на Комикон от много години работят в тази област и могат да ви помогнат.