स्मार्ट सिटी में इंटरनेट

स्टीफन हॉकिंग ने एक बार कहा था: “लाखों सालों से, इंसान जानवरों की तरह रहा है। फिर कुछ ऐसा हुआ जिसने हमारी कल्पना की शक्ति को जारी किया। हमने बात करना सीखा। ”

एक समान क्रांतिकारी छलांग वर्तमान में प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में देखी जा रही है। प्रौद्योगिकी संवाद करना सीखती है। परिणामस्वरूप, नई विश्लेषणात्मक क्षमताएं, प्रक्रियाएं और समाधान प्रकट हुए हैं। संचार प्रौद्योगिकियों का विकास बहुत तेज है, लगातार नवीनतम आवश्यकताओं का जवाब दे रहा है। इन नवाचारों के पीछे ड्राइविंग बलों में से एक इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) है, जो मापा मूल्यों का आदान-प्रदान करने और पहले से स्वतंत्र रूप से काम करने वाली प्रौद्योगिकियों के बीच दूरस्थ आदेशों को प्रसारित करने के लिए एक मंच है।



अब हम कारों को पार्किंग लॉट्स, मिट्टी की नमी वाले मीटरों से विशेषज्ञ प्रणालियों के साथ संचार करते हुए देखते हैं, जो कंबाइनों में डेटा संचारित करते हैं, या रसोई में एक रेफ्रिजरेटर है जो मोबाइल फोन पर खरीदारी की सूची के साथ संचार करता है।

आधुनिक शहरों में, IoT प्रौद्योगिकी लगभग हर कोने में ठोकर खा सकती है। हालांकि, निम्नलिखित प्रश्न उठता है: ऐसे खुले वातावरण में उच्च गुणवत्ता वाले डेटा हस्तांतरण को कैसे सुनिश्चित किया जाए, किन शहरों में निस्संदेह स्थित हैं, जहां वायरलेस डेटा स्थानांतरण अक्सर आवश्यक होता है?

एक स्ट्रीट लैंप पोस्ट पर स्थापित एक मौसम स्टेशन, एक ट्रैफ़िक ट्रैकिंग कैमरा या पेंशनभोगी की कलाई पर "सहायता" बटन के साथ एक मेडिकल अलार्म ब्रेसलेट - यह सब अलग-अलग संचार आवश्यकताओं को बनाता है।
वर्तमान में, हम निम्नलिखित संचार तकनीकों में से एक चुन सकते हैं।

वाई-फाई

आज घरों और सार्वजनिक स्थानों पर सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक निस्संदेह वाई-फाई है। यह समय-परीक्षण, लगातार सुधार करने वाली तकनीक विभिन्न उपकरणों, जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, जैसे मोबाइल फोन या टैबलेट से बड़ी मात्रा में डेटा स्थानांतरित करने के लिए उपयुक्त है। हालांकि, इसके नुकसान उच्च संचरित शक्ति, टर्मिनल डिवाइस अधिभार और संकेतों की एक सीमित श्रेणी (आमतौर पर खुले क्षेत्रों में सैकड़ों मीटर से अधिक नहीं) हैं। यही कारण है कि हम शायद ही कभी सरल या एकल-उद्देश्य वाले उपकरण चुनते हैं जो वाई-फाई का उपयोग करते हैं। दूसरी ओर, यह तथ्य कि वाई-फाई रेंज में पर्याप्त नहीं है, यह गति और डेटा प्रवाह में है। आज हम वाई-फाई जाल नेटवर्कों की पहली तैनाती देख रहे हैं जो भविष्य में नए अनुप्रयोगों और व्यापक रूप से अपना सकती है। देश के पूरे क्षेत्र को वायरलेस इंटरनेट एक्सेस के साथ कवर करने का एक दिलचस्प उदाहरण बार्सिलोना में देखा जा सकता है।

जीएसएम जी / 4 जी नेटवर्क

ये पहले बड़े पैमाने पर तैनात वायरलेस तकनीकें थीं। शहरों में, उनका पूर्ण लाभ संचरण, कवरेज और उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला की विश्वसनीयता में निहित है। उदाहरण के लिए, जीएसएम / जीपीआरएस के माध्यम से संचार उपकरण यातायात अनुमान प्रणालियों के लिए जानकारी का एक मूल्यवान स्रोत बन रहे हैं। यह जाने बिना, मोबाइल फ़ोन Google मैप्स या Yandex.Maps जैसी सेवाओं के साथ ट्रैफ़िक जानकारी का आदान-प्रदान करते हैं। बहुत सी उम्मीदें और उम्मीदें जो कमियाँ हैं उन्हें जल्द ही खत्म कर दिया जाएगा।

ऐसा इसलिए है क्योंकि नेटवर्क को एक सिम कार्ड की आवश्यकता होती है, जो कुछ अनुप्रयोगों को बाहर करता है जहां सिम कार्ड का उपयोग करना संभव नहीं है, उदाहरण के लिए, स्थान की कमी के कारण।

SigFox

सिगफॉक्स मूल रूप से फ्रांसीसी तकनीक थी, लेकिन आज यह 60 देशों में परिचालन के साथ दुनिया में सबसे तेजी से बढ़ने वाला IoT ऑपरेशन है। यह मुख्य रूप से अपने वायरलेस नेटवर्क के भीतर स्पर्श उपकरणों के बीच त्वरित और आसान संचार प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

लोरा / लोरावन

सिगफ़ॉक्स के अलावा, यह संभवतः सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला वान (विस्तृत क्षेत्र नेटवर्क) है। हालांकि, सिगफॉक्स के विपरीत, इसमें न केवल एक ऑपरेटर होता है, जिसका अर्थ है कि हर कोई अपनी जरूरतों के अनुसार न केवल अपना LoRaWAN नेटवर्क बना सकता है, बल्कि स्वतंत्र रूप से सेवा भी कर सकता है। यह तकनीक अक्सर एक ही इमारत के भीतर या बड़ी इमारतों में पानी, गैस या बिजली मीटर के लिए पसंदीदा विकल्प है। लोरावन ऊर्जा-कुशल दो-तरफ़ा संचार भी प्रदान करता है, इसलिए एक छोटी बैटरी से लैस एक साधारण सेंसर 10 साल तक के लिए डेटा संचारित कर सकता है। सिगफॉक्स की तरह, लोरावन में भी एक अच्छी सिग्नल रेंज है, यही वजह है कि इसका उपयोग अक्सर जीएसएम सिग्नल के बिना हार्ड-टू-पहुंच क्षेत्रों में किया जाता है।

नायब-IoT

एनबी-आईओटी को अक्सर एक ऐसी तकनीक के रूप में देखा जाता है जो अधिकांश कमियों को संबोधित करेगी जो इसके वर्तमान प्रतियोगियों से ग्रस्त हैं। हालांकि, अब तक की सबसे बड़ी समस्या इसकी सीमित तैनाती है, जिसका अर्थ है कि हमें इसके आवेदन के बारे में पर्याप्त जानकारी नहीं है। यह तकनीक 4 जी नेटवर्क कवरेज पर निर्भर करती है और इसका उपयोग मुख्य रूप से मौजूदा दूरसंचार कंपनियों द्वारा किया जाएगा जिनके पास पहले से ही बुनियादी ढांचा है। इसलिए, हम अच्छे इनडोर और आउटडोर कवरेज की उम्मीद कर सकते हैं। इसके विनिर्देश के अनुसार, NB-IoT को लोरा (WAN) की तुलना में तेजी से चलना चाहिए और सेवा की सर्वोत्तम गुणवत्ता (QoS) की पेशकश करनी चाहिए। निकट भविष्य में, इस तकनीक का विकास निश्चित रूप से ध्यान देने योग्य है।

ब्लूटूथ / ब्लूटूथ कम पावर

वाई-फाई की तरह, यह एक व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। आज, हर स्मार्टफोन ब्लूटूथ चिप से लैस है। इसे विशेष रूप से छोटी दूरी के संचार के लिए तैयार किया गया है। हालाँकि, ब्लूटूथ को BLE (ब्लूटूथ लो एनर्जी) के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। जबकि पारंपरिक ब्लूटूथ को मुख्य रूप से निरंतर डेटा ट्रांसफर के लिए डिज़ाइन किया गया था, उदाहरण के लिए, वायरलेस हेडफ़ोन का उपयोग करके ध्वनि संचारित करने के लिए, BLE कई वर्षों तक बैटरी पावर पर काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों में कम-ऊर्जा डेटा ट्रांसफर पर ध्यान केंद्रित करता है। यह आमतौर पर तथाकथित बीकन में उपयोग किया जाता है, अर्थात। छोटे ट्रांसमीटरों में जो लगातार संदेश प्रसारित करते हैं। आवश्यक मोबाइल एप्लिकेशन इंस्टॉल करने के बाद, BLE मॉल को नेविगेट करने, आगंतुकों की संख्या की निगरानी करने, कमरे में तापमान या कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर को मापने में मदद कर सकता है। BLE का उपयोग तथाकथित पहनने योग्य कपड़ों में भी किया जाता है, जैसे कि फिटनेस कंगन। वे लघु बैटरी से लैस हैं और एक बार चार्ज करने पर कई दिनों या हफ्तों तक काम कर सकते हैं।

EnOcean

यह वायरलेस तकनीक विशेष ध्यान देने योग्य है क्योंकि यह दूसरों से काफी अलग है। वह तथाकथित ऊर्जा-संचयन प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है जो उसे केबल, बैटरी या अन्य बिजली स्रोत के बिना काम करने की अनुमति देता है। यह सौर पैनलों (प्रकाश), थर्मोइलेक्ट्रिक पैनलों (गर्मी), या यांत्रिक स्विच (गतिज ऊर्जा) का उपयोग करके अपने वातावरण से ऊर्जा खींचता है। इस प्रकार, वह अपने प्रतिद्वंद्वियों में मौजूद खामी से पीड़ित नहीं है: नियमित बैटरी प्रतिस्थापन की आवश्यकता। एनोसेन तकनीक इमारतों में उपयोग के लिए विशेष रूप से अच्छी तरह से अनुकूल है जिसके लिए यह उत्पादों की व्यापक रेंज प्रदान करता है। उनमें से सबसे दिलचस्प थर्मोस्टेटिक सिर हैं, जो रेडिएटर्स से ऊर्जा का उपभोग करते हैं, या खिड़की संभालती है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चालू करने के बाद, नियंत्रण प्रणाली को एक संकेत भेजती है कि खिड़की खुली है।

ZigBee

ZigBee निस्संदेह इनडोर उपयोग के लिए सबसे लोकप्रिय वायरलेस प्रौद्योगिकियों में से एक है। कई निर्माताओं ने इस तकनीक को अनुकूलित किया है, जिसमें फिलिप्स अपने HUE या IKEA प्रकाश व्यवस्था के साथ TRÅDFRI उपकरणों के साथ शामिल है। इसके पास औद्योगिक अनुप्रयोग भी हैं, उदाहरण के लिए, स्मार्ट मीटर में। यह तकनीक वायर मेष का उपयोग करती है और इसकी नींद मोड के कारण कम बिजली की खपत होती है, जो डिवाइस कुछ परिस्थितियों में प्रवेश कर सकती है और इस प्रकार बैटरी की शक्ति को बचा सकती है।

खुद का आरएफ

कार्यान्वयन कंपनियां कभी-कभी अपने स्वयं के प्रोटोकॉल के आधार पर समाधान पेश करती हैं, अर्थात। प्रोटोकॉल जो आमतौर पर एक ही निर्माता द्वारा विकसित किए जाते हैं और एक-दूसरे के साथ असंगत होते हैं, या इंटरऑपरेबिलिटी प्राप्त करने के लिए प्रोटोकॉल कन्वर्टर्स की आवश्यकता होती है। हालांकि यह वायरलेस होम सिक्योरिटी सिस्टम में एक स्वागत योग्य विशेषता है, IoT डिवाइस आमतौर पर ऐसी तकनीकों का उपयोग करने से बचते हैं क्योंकि वे मुश्किल या लगभग असंभव हैं।

कई संचार प्रोटोकॉल का संयोजन

कुछ एप्लिकेशन क्षेत्र कई संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करने से लाभान्वित हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, अपशिष्ट कंटेनरों में स्थापित स्तर सेंसर भरें। एक नियम के रूप में, हॉपर में प्रत्येक सेंसर अपने माप डेटा को मास्टर मॉड्यूल को भेजता है, जो डेटा हब के रूप में कार्य करता है। संचार स्थापित करने के लिए सेंसर ऊर्जा-बचत ब्लूटूथ कम ऊर्जा प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं। फिर मास्टर मॉड्यूल इस डेटा को इकट्ठा करता है और इसे दूसरे संचार प्रोटोकॉल के माध्यम से प्रसारित करता है, उदाहरण के लिए, जीएसएम या सिगफॉक्स। इस पद्धति का मुख्य लाभ आउटपुट पर संचार लागतों का अनुकूलन है।

वायरलेस पावर की खपत

ऐसे समय होते हैं जब सेंसर हार्ड-टू-पहुंच स्थानों में स्थापित होते हैं, या जब बैटरी का लगातार परिवर्तन अवांछनीय लगता है, क्योंकि यह रखरखाव की लागत को कम करता है। इसलिए, सही तकनीक की खोज करते समय, यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि निम्नलिखित कारक बैटरी जीवन को कैसे प्रभावित करते हैं:

• डेटा दर;
• ट्रांसमिशन सिग्नल का क्षीणन स्तर;
• ट्रांसमिशन डिवाइस की सिग्नल की शक्ति।

एक बुद्धिमान जल मीटर के साथ या जब मापने के लिए एक अलग डेटा ट्रांसफर दर की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, 15 मिनट के लिए अधिकतम बिजली की खपत। दूसरी ओर, शहर के केंद्र में स्थित एक मौसम केंद्र और धूल सेंसर या NOx या Sox उत्सर्जन सेंसरों से सुसज्जित है, केवल डेटा को संचारित कर सकता है यदि यह सीमा मानों से अधिक हो। यूनिवर्सल सेंसर निर्माता अपने उपकरणों में एक नींद फ़ंक्शन जोड़ते हैं जो सेंसर को कम पावर मोड में रखता है, इसे एक बार जगाता है, उदाहरण के लिए, 4 घंटे, और फिर हाल ही में मापा गया डेटा प्रसारित करता है। कुछ वायरलेस प्रौद्योगिकियां आपको संचरण प्रदर्शन के स्तर को संशोधित करने की अनुमति देती हैं, जिसका बिजली की खपत पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

संचार नेटवर्क आमतौर पर तारकीय टोपोलॉजी का उपयोग करते हैं, अर्थात्। उनके पास एक मुख्य ट्रांसमीटर / रिसीवर है, जो एक चैनल के रूप में कार्य करता है और सभी नेटवर्क घटकों (उदाहरण के लिए, वाई-फाई, जीएसएम, सिगफ़ॉक्स, आदि) के बीच संदेश प्रसारित करता है। हालांकि, कुछ परिनियोजन क्षेत्रों में, जाल नेटवर्क तेजी से पाए जाते हैं। यह एक नेटवर्क है जिसके प्रतिभागी - तथाकथित नोड्स - सीधे डेटा का आदान-प्रदान करते हैं, जबकि वे अपने "पड़ोसी" नोड्स से भी संदेश अग्रेषित कर सकते हैं। इसलिए, इसमें भाग लेने वाले नेटवर्क नोड्स की संख्या में वृद्धि के साथ, इसकी सीमा, और अक्सर विश्वसनीयता भी बढ़ जाती है। हालांकि, ग्रिड लंबी दूरी के संचार के लिए आदर्श विकल्प नहीं हो सकता है, क्योंकि इसमें बड़ी संख्या में नोड्स के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है, जो स्वचालित रूप से डेटा ट्रांसफर में मंदी का कारण बनेगा। एक इष्टतम संचार चैनल सुनिश्चित करने के लिए, नोड का सही स्थान एक और पहलू है जिसे नेटवर्क को डिजाइन और निर्माण करते समय विचार किया जाना चाहिए।