فناوری های ارتباطی اینترنت اشیا

یکی از لایه‌های فناوری اینترنت اشیا لایه شبکه است. این لایه مانند پلی بین لایه سخت‌افزار و لایه پلتفرم عمل می‌کند و وظیفه انتقال داده‌های جمع‌آوری شده از اشیا توسط سنسورها، جهت تجزیه و تحلیل و ذخیره بر عهده دارد. فناوری‌های ارتباطی در زیرساخت اینترنت اشیا به عنوان ستون فقرات این فناوری در نظر گرفته می‌شود لذا پیشرفت فناوری‌های ارتباطی می‌تواند تاثیرات زیادی بر رشد اینترنت اشیا بگذارد. ‌در این گزارش برخی شبکه‌های ارتباطی مورد استفاده در اینترنت اشیا بررسی می‌شود. این فناوری‌های ارتباطی، شبکه‌های تثبیت شده مانند WiFi و ۴G تا جدیدترین‌ فناوری‌ها مانند ۵G و همچنین شبکه‌هایی مانند Sigfox، LoRa و NB-IoT را شامل می‌شود.

WiFi

WiFi یکی از اولین فناوری‌های ارتباطی اینترنت اشیا است. این فناوری سرعت انتقال داده از یک مگابیت تا یک گیگابیت بر ثانیه و محدوده انتقال ۲۰ متر در خانه و ۱۰۰ متر در محیط باز را دارا است. با این حال بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیا از لحاظ سخت‌افزاری دارای محدودیت‌هایی هستند و مصرف کم انرژی و هزیه کم جز اولیت‌های این فناوری قرار دارد. WiFi به طور کلی جز شبکه‌های با مصرف انرژی بالا است و ممکن است برای بسیاری از راه‌حل‌ها مناسب نباشد.

Zigbee, Bluetooth, LoRa

Zigbee و Bluetooth برای دستگاه‌های قابل حمل، کاربردهای با سرعت داده پایین (معمولاً کمتر از ۱ مگابیت در ثانیه)، توان باطری محدود و برای بردهای کوتاه( کمتر از ۲۰ متر) مناسب است. سرعت داده Bluetooth نسبت به Zigbee کمی بالاتر است اما Zigbee تعداد نودهای بیشتری را پشتیبانی می‌کند.

فناوری LoRa یک فناوری ارتباطی زیرمجموعه فناوری‌های بردبلند با مصرف توان کم (LPWAN) است. این فناوری برد ۱۵ کیلیومتر و سرعت ۰٫۳ تا ۵۰ کیلیوبیت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کند. LoRa این قابلیت را دارد که پیام‌های زیادی را از نودهای مختلف دریافت کند.

Cellular IoT

با هدف توسعه فناوری های بردبلند با مصرف توان کم (LPWAN) موسسه ۳GPP دو استاندارد LTE-M و NB-IoT را توسعه داده ‌است. NB-IoT جدیدترین مدلی است که در سال ۲۰۱۶ استاندارد شده است در حالی که شبکه LoRa در طیف بدون مجوز کار می‌کند، شبکه NB-IoT در باندهای مجوزدار کار می‌کند. این شبکه کیفیت بهتری از خدمات را ارائه می‌کند اما هزینه و مصرف انرژی بالاتری دارد.

 حرکت از ۴G به  ۵G (Cellular network)

شبکه سلولی، شبکه‌ای است که اشیاء فیزیکی را با استفاده از همان شبکه‌ای که در حال حاضر توسط تلفن‌های هوشمند استفاده می‌شود به اینترنت متصل می‎کند. این شبکه برای اجسام متحرک و برای پوشش وسیع و سرعت بالا استفاده می‌شود.

شبکه سلولی ۵G در اینترنت اشیا به استفاده از فناوری سلولی نسل پنجم برای اتصال و برقراری ارتباط با دستگاه‌های اینترنت اشیا اشاره دارد. این شبکه در مقایسه با نسل‌های قبلی شبکه‌های سلولی، سرعت انتقال داده‌های سریع‌تر، تأخیر کمتر و قابلیت اطمینان بالاتر را ارائه می‌کند. طیف گسترده ای از برنامه های اینترنت اشیا مانند شهرهای هوشمند، وسایل نقلیه خودران، اتوماسیون صنعتی و نظارت بر مراقبت های بهداشتی را فعال می‌کند.

مزیت شبکه  ۵Gدر مقایسه با  ۴Gدر اینترنت

1. ۱٫ سرعت بیشتر: به گفته اریکسون، شبکه‌های ۵Gمی‌توانند تا ۱۰ برابر سرعت بیشتر نسبت به شبکه‌های ۴Gارائه دهند. بطوریکه که دستگاه‌های IoT می‌توانند داده‌ها را بسیار سریع‌تر انتقال و دریافت کنند و برنامه‌های بلادرنگ مانند وسایل نقلیه خودران و جراحی‌های از راه دور را فعال ‌کنند.
2. ۲. تاخیر کمتر: شبکه‌های ۵G تاخیر کمتری نسبت به شبکه های ۴G دارند، به این معنی که زمان انتقال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر کاهش می‌یابد. این برای برنامه‌هایی که نیاز به زمان پاسخ فوری دارند، مانند اتوماسیون صنعتی و واقعیت مجازی بسیار مهم است.
3. ۳. افزایش ظرفیت: شبکه‌های ۵G ظرفیت بالاتری نسبت به شبکه های ۴Gدارند، یعنی با استفاده از این فناوری می‌توان دستگاه‌های بیشتری را به طور همزمان پشتیبانی کرد. این برای برنامه‌های IoT که در آن دستگاه‌های زیادی به طور همزمان به شبکه متصل هستند، کاربرد دارد.
4. ۴. قابلیت اطمینان بهبود یافته: شبکه‌های ۵Gبه گونه‌ای طراحی شده‌اند که از شبکه‌های ۴Gقابل اعتمادتر باشند. بطوریکه دستگاه‌های IoT می‌توانند در محیط‌هایی که ممکن است تداخل یا چالش‌های دیگر وجود داشته باشد، با اطمینان بیشتری کار کنند.

مقایسه فناوری های ارتباطی برای اینترنت اشیا

منابع:

• LoRa Alliance. (2019, January 22). LoRa Alliance Passes 100 LoRaWAN Network Operator Milestone with Coverage in 100 Countries

• Global Mobile Suppliers Association. (2019). Narrow Band IoT & M2M – Global Narrowband IoT – LTE-M networks – March 2019.
• “۵G Networks for the Internet of Things” by IEEE Communications Society
• “۵G Networks for the Internet of Things: A Comprehensive Survey” by MDPI
• “۵G and IoT: A Perfect Match” by Ericsson
• “How 5G Will Enable The Internet Of Things” by Forbes