V našich článcích se stále zmiňujeme o internetu věcí (IoT) a různých způsobech, jak propojit nejrůznější zařízení a senzory. Avšak nyní jsme se rozhodli napsat článek o něčem, bez čeho by IoT nemohlo existovat. Jedná se o různé IoT sítě, které můžeme nalézt v Čechách. Pojďme si tedy ukázat ty nejzákladnější.
Síť SigFox
Síť SigFox je jedna z nejrozšířenejších IoT sítí na světě. V Čechách ji provozuje firma SimpleCell ve spolupráci se společností T-Mobile. Ta poskytla firmě SimpleCell svoji infrastrukturu k vybudování základnových stanic pro přenos SigFox signálu. Síť SigFox funguje v bezlicenčním pásmu 868 MHz, který lze vysílat na velkou vzdálenost. Nyní v roce 2020, pokrývá síť SigFox okolo 94 % území v ČR.
Komunikace SigFox zařízení je velmi bezpečná, protože k danému zařízení může přistoupit pouze jeden vlastník.
Každé Sigfox zařízení musí obsahovat komunikační čip (nazývané také jako modem), který umožňuje komunikaci se Sigfox sítí. Modem neobsahuje ani SIM kartu, ani nemá žádnou IP adresu. Každé zařízení je v síti jednoznačně identifikováno pomocí unikátního 32bitového Sigfox ID, které je přiřazeno při výrobě. Vlastnictví daného zařízení se převádí online pomocí PAC (Porting Authorization Code) kódu. Tento PAC kód je kupujícímu sdělen při koupi a v okamžiku, kdy si zařízení zaregistruje, je tento kód přegenerován.
Když už jsme u komunikace, zařízení v této síti pracují s nižší přenosovou rychlostí, řádově 100 bit/s současně s omezením 144 zpráv za den. Jedná se však pouze o jednosměrnou komunikaci. Zpětnou komunikaci lze aktivovat pouze na vyžádání koncovým zařízením. Díky těmto omezením navýšíme výdrž baterie, jež může dosahovat standardně 5 – 15 let.
Síť SigFox tedy proto slouží pro odesílání jednoduchých zpráv. Je vhodná tam, kde je potřeba hodně senzorů za nízkou cenu (komunikační čip lze pořídit i za 2 dolary) zejména v místech, kde není nutný přenos v reálném čase. S těmito senzory se můžeme setkat v oblastech jako je energetika, chytré parkování a kdekoliv, kde není nutné mít data dostupná v reálném čase.
Síť Sigfox má schopnost komunikovat na velké vzdálenosti, což znamená, že zařízení mohou být umístěna i na odlehlých místech a stále budou schopna se spojit se sítí.
Architektura Sigfox sítě
Síť LoRa
Stejně jako síť SigFox je Lora (také LoRaWAN) rádiovou technologií pro přenos malého množství dat. Klade důraz na velmi nízkou spotřebou energie. Baterie některých LoRa zařízení vydrží až 10 let.
Velmi nízkou spotřebu mají senzory, odečty, PIR čidla či teploměry. Naopak například* GPS lokace *má spotřebu větší. Další aspekt, který ovlivňuje životnost baterie, je počet a velikost odeslaných zpráv denně, umístění (vliv teploty na životnost baterie) a v neposlední řadě typ a velikost baterie.
Stejně jako SigFox, i Lora funguje v pásmu 868 MHz, avšak nemá takové pokrytí. V Čechách dosahuje LoRaWAN okolo 70 % pokrytí. Na rozdíl od SigFoxu je ale tato technologie schopná dosahovat vyšších přenosových rychlostí a to v rozmezí od 0.3 kb/s do 50 kb/s a není zde omezen počet zpráv, které může denně zařízení zasílat. Cena komunikačního čipu se však může vyšplhat až na dvojnásobek ceny čipů SigFox. Zabezpečení probíhá pomocí komplexního šifrování a je možnost vytvořit si privátní LoRa síť pouze pro vyhrazenou oblast, jako je například továrna či parkoviště. Technologii LoRaWAN lze využívat v mnoha různých místech a také tam, kde je možné využití technologie SigFox.
Zatímco Sigfox byl vhodný všude tam, kde je dostačující jednosměrná komunikace s periodou 10 minut, tak LoRa umožňuje obousměrnou komunikaci a je tedy vhodná pro čtení i zápis. LoRa se tedy hodí nejen pro odečty a snímání různých veličin, jako jsou teplota, vlhkost, tlak, CO2 či spotřeby energií, ale jsou dostupná i LoRa zařízení, která umožňují zařízení vzdáleně ovládat. Jsou například dostupná LoRa zařízení, která obsahují analogové či digitální výstupy, jejichž prostřednictvím lze ovládat koncová zařízení.
Architektura sítě LORA
Síť NB-IoT
Narow Band IoT, neboli NB-IoT je technologie, která využívá LTE pásma a lze ji nasadit do stávajících vysílačů a přijimačů pouze pomocí softwarové změny. Není tedy nutné dokupovat a instalovat jakékoli další hardwarové doplňky. Mobilní operátoři O2 a Vodafone, kteří budují naší tuzemskou síť, využili svých stávajících vysílačů a během krátké doby dosáhli vysoce spolehlivého pokrytí téměř po celém území České republiky. Vodafone se už nyní chlubí 100% pokrytím.
Součástí zařízení musí být možnost čtení SIM karty, ať už se jedná o zabudovanou eSIM či klasickou čtečku SIM. Je to však malá cena za možnost využití této úzkopásmové sítě s velmi nízkou spotřebou energie. NB-IoT nabízí možnost využívat vyšší přenosové rychlosti, pokročilejší zabezpečení, nižší míry rušení díky licencovanému pásmu a hlavně obousměrný přenos vyšších objemů dat, než je tomu u Lory a Sigfoxu. NB-IoT zařízení mohou být konfigurována také na nízkou spotřebu a vydržet tak několik let stejně jako SigFox či LoRa. Co se týče ceny, jsou zařízení o něco dražší než LoRa nebo SigFox technologie, avšak tato cena se postupem času stále snižuje.
Kromě klasických aplikací, jako je odečet a měření různých veličin či sledování odpadu v kontejnerech, jsou NB-IoT zařízení vhodná pro aplikace, kde je nutná častější a obousměrná komunikace. Mezi takové aplikace patří například sledování zásilek, nositelné technologie (např. chytré hodinky či chytrá jízdní kola) či aplikace pro zemědělství.
Architektura NB-IOT sítě
Pro bližší informace si můžete přečíst tento zajímavý článek, ze kterého byly vybrané citace výše: https://elektro.tzb-info.cz/informacni-a-telekomunikacni-technologie/16519-site-pro-internet-veci-v-ceske-republice.
