Перспективные беспроводные технологии в мире Интернета вещей: BLE, Wi-Fi и LoRa

По оценкам MarketersMedia, к 2023 году мировой рынок беспроводной передачи данных достигнет 1867,8 млн долларов США, что более чем вдвое превышает темпы роста по сравнению с 794,6 млн долларов США в 2018 году. В мире, в настоящее время беспроводные технологии быстро развиваются и становятся чрезвычайно важными. В приведенной ниже таблице приведены конфигурации BLE, Wi-Fi и LoRa, которые являются наиболее популярными стандартами в приложениях Интернета вещей.

Таблица 1. конфигурация BLE, Wi-Fi и LoRa
*Пожалуйста, обратите внимание, что потребляемая мощность зависит от вариантов использования.
(Источник: Bluetooth SIG, Wikipedia, LoRa alliance)

Легко различить эти 3 беспроводных метода через приложения. Для устройств, требующих передачи данных на короткие расстояния и высокой скорости, Wi-Fi определенно отлично подходит; для устройств, требующих передачи данных на короткие расстояния и низкого энергопотребления, лучше всего подойдет технология BLE; а для устройств, требующих передачи данных на сверхдальние расстояния с низким энергопотреблением, подойдет LoRa.

Кроме того, IHS классифицировала соответствующие приложения ниже.

Таблица 2. Применение и ключевые технологии
*Здесь обсуждаются только технологии LoRa, Wi-Fi, Bluetooth, BLE и Wired.
(Источник:IHS)

BLE (Bluetooth Low Energy), низкая скорость передачи данных на короткое расстояние

Варианты использования BLE разнообразны. Любой случай с коротким расстоянием и низким требованием к  скорости передачи данных основываться на технологии Bluetooth Low Energy. BLE может применяться в различных приложениях, таких как беспроводная зарядка, мониторинг состояния здоровья, носимые устройства,  широковещательные маяки для розничной торговли, умные дома и умные города.

Чтобы понять больше о BLE, сначала нужно узнать о технологии Bluetooth. Эволюция Bluetooth начинается с беспроводной альтернативы кабелям передачи данных RS-232. BT 1.0 был начальным поколением; технология начала поддерживать BLE с BT 4.0 и сетчатую топологию с BT 4.1. с помощью сетчатой топологии можно обмениваться ведущими и ведомыми устройствами; больше устройств может подключаться друг к другу по сравнению с предыдущей звездной топологией.

Основное различие между Bluetooth и BLE заключается в энергопотреблении. Потребляемая мощность BLE достигает 1% ~ 50% от Bluetooth, которая состоит из необходимости IoT-приложений. Здесь, в TechDesign, вы можете найти модульные решения BLE, соответствующие вашим требованиям.

Таблица 3. Сравнение Bluetooth и BLE (Источник:Bluetooth SIG)

Для Reyax ryb070i (BT 4.0) и RYB080I (BT 4.2 / BT 5.0) - это модули BLE со встроенной антенной. Они предназначены для периферийных приложений смартфонов, но не ограничиваются ими. TI SoC CC2541 и CC2640R2F развернуты в модулях соответственно. Reyax также предоставляет исходные коды приложений для Android / iOS и инструменты интерфейса UART для справки клиентов.

Gplus IoT в TechDesign также предоставляет решения BLE для выбора клиентов. CC2541F256, CC2640R2, CC2640F128, BlueNRG232 и Nordic51822-это SoC, соответствующие спецификациям BT5.0 и BT4.2. Пожалуйста, обратитесь к более подробной информации в TechDesign.

Wi-Fi, широкий диапазон и высокая скорость передачи данных

Wi-Fi является самой популярной технологией беспроводной передачи данных  в мире. Существует множество вариантов использования технологии Wi-Fi. Устройства, включая компьютеры, смартфоны, планшеты, умные телевизоры, цифровые фотоаппараты, принтеры, автомобили, почти построены с технологией Wi-Fi внутри. Wi-Fi-это технология беспроводной связи, которая подходит для продуктов с высокой скоростью передачи данных.

Wi-Fi-это технология беспроводной локальной сети (WLAN), основанная на стандартах IEEE 802.11. Устройства с возможностями Wi-Fi могут подключаться друг к другу через точку доступа или в режиме AdHoc. После того как устройство посылает зондирующий сигнал точке доступа, точка доступа реагирует на него; аутентификация и Ассоциация должны быть завершены до того, как произойдет какая-либо транзакция пользовательских данных.

Поскольку технология Wi-Fi так широко используется, можно почти везде найти точки доступа в городах и пригородах. Поставщики оборудования вроде Mikrotik имеют в своем распоряжении модули для создания Wi-Fi сетей предназначенных для решений любого класса задач.

Лучшие модули Wi-Fi обеспечивают комплексное многопротокольное беспроводное решение, включая 802.11 b/g/n. Кроме того, модули также поддерживают клиентский режим, режим точки доступа, Wi-Fi Direct и системы обеспечения корпоративной безопасности.

Среди них поддержка стандартов для одновременной работы в режиме клиента и точки доступа, 802.11 a, 802.11 j (размещенный режим) с двухдиапазонным (2,4 ГГц и 5 ГГц), а также.оснащены ядром промышленного класса, скорость передачи данных составляет до 100 Мбит / с (размещенный режим) в 802.11 n с полосой пропускания 40 МГц для режима Wi-Fi и 3 Мбит / с для режима BLE.  используют стандартные мини-PCIe и стандартный M. 2 2230 в качестве своих интерфейсов соответственно.

Среди оборудования Mikrotik, можно найти другие решения для организации Wi-Fi сетей  IoT. Модули оснащены печатной платой и антенной IPEX; у которой дальность передачи составляет до 70 метров в помещении и 250 метров на открытом воздухе. Для оборудования также доступен двухдиапазонный режим 2,4 / 5 ГГц. Для получения дополнительной информации, вы можее посетить сайт компании.

LoRa, передача данных на большие расстояния с низкой скоростью передачи данных

LoRa (Long Range)-это маломощная технология широкополосной сети (LPWAN). Он определяет физический уровень (PHY) на основе CSS-модуляции. Любое приложение, которое требует передачи небольших пакетов данных на большие расстояния (2 ~ 1000 км), было бы подходящим для использования LoRa в качестве беспроводного соединения. Умное сельское хозяйство, умная пожарная эвакуация, умные здания (такие как обнаружение утечек воды и мониторинг состояния конструкций) и умное управление домом (такие как термостаты, разбрызгиватели, дверные замки...и т. д.) - Все это включено в области применения.

LoRa способна подключать сенсорные узлы к шлюзам на большом расстоянии, а приемники могут декодировать сигналы, которые до 19,5 дБ ниже уровня шума. Механизм распространения полосы делает передачу на большие расстояния достижимой. За исключением возможности передачи на большие расстояния, LoRa также может передавать несколько данных с различными скоростями по одному и тому же каналу.

REYAX предоставляет модульные решения LoRa на частоте 410~525 МГц и 862 ~ 1020 МГц с SoC Semtech SX 1276 и SX 1262. Скорость передачи данных составляет до 500 кГц, а дальность передачи-до 15 км (обычно 4 ~ 4,5 км). Кроме модулей, в REYAX также можно найти мини-PCIe-карты технологии LoRa. С другой стороны, Gplus IoT предоставляет модульные решения LoRa на частоте 434/470 и 868/915 МГц со спиральной и IPEX антенной, а дальность передачи составляет менее 10 км.

Вывод

Упомянутые выше технологии беспроводной связи в настоящее время являются самыми современными. В реальном мире BLE, Wi-Fi и LoRa могут быть развернуты совместно, что-бы дополнить  возможности друг друга. Например, собирать данные через LoRa в точки доступа, а затем передавать их через Wi-Fi на сетевые серверы. Откройте для себя больше решений беспроводной связи в IoT и воплотите свои замыслы в реальность.

Комментарии: