Stephen Hawking pernah berkata: “Selama jutaan tahun, manusia telah hidup seperti binatang. Kemudian terjadi sesuatu yang melepaskan kekuatan imajinasi kita. Kami belajar berbicara. ”
Lompatan revolusioner serupa saat ini sedang diamati di bidang teknologi. Teknologi belajar berkomunikasi. Akibatnya, kemampuan analitis, proses, dan solusi baru telah muncul. Perkembangan teknologi komunikasi sangat cepat, terus-menerus menanggapi persyaratan terbaru. Salah satu kekuatan pendorong di balik inovasi ini adalah Internet of Things (IoT), sebuah platform untuk bertukar nilai yang terukur dan mengirimkan perintah jarak jauh antara teknologi yang sebelumnya bekerja secara independen.
Sekarang kita melihat mobil berkomunikasi dengan tempat parkir, pengukur kelembaban tanah dengan sistem pakar yang mengirimkan data untuk digabungkan, atau kulkas di dapur yang berkomunikasi dengan daftar belanja di ponsel.
Di kota-kota modern, teknologi IoT dapat tersandung hampir di setiap sudut. Namun, muncul pertanyaan berikut: bagaimana cara memastikan transfer data berkualitas tinggi di lingkungan terbuka seperti itu, di mana, tentu saja, ada kota-kota di mana Anda sering harus melakukan transfer data nirkabel?
Sebuah stasiun cuaca yang dipasang pada tiang lampu jalan, kamera pelacak lalu lintas, atau gelang alarm medis dengan tombol "bantuan" di pergelangan tangan pensiunan - semua ini membuat persyaratan komunikasi berbeda.
Saat ini, kita dapat memilih salah satu dari teknologi komunikasi berikut.
WiFi
Teknologi yang paling banyak digunakan di rumah tangga dan tempat-tempat umum saat ini tidak diragukan lagi adalah Wi-Fi. Teknologi yang telah teruji waktu dan terus ditingkatkan ini cocok untuk mentransfer sejumlah besar data dari berbagai perangkat, seperti elektronik konsumen, seperti ponsel atau tablet. Namun, kelemahannya adalah daya yang ditransmisikan tinggi, perangkat terminal kelebihan beban dan jangkauan sinyal yang terbatas (biasanya tidak lebih dari ratusan meter di area terbuka). Itu sebabnya kami jarang memilih perangkat sederhana atau tujuan tunggal yang menggunakan Wi-Fi. Di sisi lain, fakta bahwa Wi-Fi tidak cukup dalam jangkauan, itu dalam kecepatan dan aliran data. Hari ini kita melihat penyebaran pertama jaringan Wi-Fi mesh yang dapat mengarah pada aplikasi baru dan adopsi yang lebih luas di masa depan. Contoh menarik yang mencakup seluruh wilayah negara dengan akses Internet nirkabel dapat dilihat di Barcelona.
Jaringan GSM G / 4G
Ini adalah teknologi nirkabel pertama yang digunakan secara massal. Di kota-kota, keunggulan absolutnya terletak pada keandalan transmisi, jangkauan, dan beragam perangkat. Misalnya, perangkat komunikasi melalui GSM / GPRS menjadi sumber informasi yang berharga untuk sistem estimasi lalu lintas. Tanpa mengetahui hal ini, ponsel bertukar informasi lalu lintas dengan layanan seperti Google Maps atau Yandex.Maps. Kekurangan yang banyak harapan dan harapkan akan segera dihilangkan.
Ini karena jaringan memerlukan kartu SIM, yang mengecualikan aplikasi tertentu di mana tidak mungkin untuk menggunakan kartu SIM, misalnya, karena kurangnya ruang.
Sigfox
SigFox pada awalnya adalah teknologi Perancis, tetapi hari ini adalah operasi IoT yang tumbuh paling cepat di dunia dengan operasi di 60 negara. Itu dirancang terutama untuk menyediakan komunikasi yang cepat dan mudah antara perangkat sentuh dalam jaringan nirkabel mereka.
LoRa / LoRaWAN
Selain SigFox, itu mungkin WAN (jaringan area luas) yang paling banyak digunakan. Namun, tidak seperti SigFox, ia tidak hanya memiliki satu operator, yang berarti bahwa setiap orang tidak hanya dapat membangun jaringan LoRaWAN mereka sendiri sesuai dengan kebutuhan mereka, tetapi juga melayani secara mandiri. Teknologi ini sering merupakan pilihan yang lebih disukai untuk meter air, gas atau listrik di dalam gedung yang sama atau di gedung yang lebih besar. LoRaWAN juga menyediakan komunikasi dua arah yang hemat energi, sehingga sensor sederhana yang dilengkapi baterai kecil dapat mengirimkan data hingga 10 tahun. Seperti SigFox, LoRaWAN juga memiliki jangkauan sinyal yang baik, itulah sebabnya sering digunakan di daerah yang sulit dijangkau tanpa sinyal GSM.
NB-IOT
NB-IoT sering dipandang sebagai teknologi yang akan mengatasi sebagian besar kekurangan yang diderita pesaing saat ini. Namun, masalah terbesar sejauh ini adalah penyebaran terbatas, yang berarti bahwa kita tidak memiliki informasi yang cukup tentang penerapannya.Teknologi ini tergantung pada jangkauan jaringan 4G dan akan digunakan terutama oleh perusahaan telekomunikasi yang sudah memiliki infrastruktur. Oleh karena itu, kita dapat mengharapkan liputan dalam dan luar ruangan yang baik. Menurut spesifikasinya, NB-IoT harus berjalan lebih cepat daripada LoRa (WAN) dan menawarkan kualitas layanan terbaik (QoS). Dalam waktu dekat, perkembangan teknologi ini tentu patut mendapat perhatian.
Bluetooth / Daya Rendah Bluetooth
Seperti Wi-Fi, itu adalah teknologi yang banyak digunakan. Saat ini, setiap smartphone dilengkapi dengan chip Bluetooth. Ini telah dirancang khusus untuk komunikasi jarak pendek. Namun, Bluetooth tidak harus bingung dengan BLE (Bluetooth Low Energy). Sementara Bluetooth tradisional dirancang terutama untuk transfer data terus menerus, misalnya, untuk mentransmisikan suara menggunakan headphone nirkabel, BLE berfokus pada transfer data energi rendah dalam perangkat yang dirancang untuk beroperasi dengan daya baterai selama beberapa tahun. Biasanya digunakan dalam apa yang disebut suar, yaitu dalam pemancar kecil yang terus menerus mengirimkan pesan. Setelah menginstal aplikasi seluler yang diperlukan, BLE dapat membantu menavigasi mal, memantau jumlah pengunjung, mengukur suhu di dalam ruangan atau tingkat karbon dioksida. BLE juga digunakan dalam pakaian yang disebut wearable, seperti gelang kebugaran. Mereka dilengkapi dengan baterai mini dan dapat bekerja selama beberapa hari atau minggu dengan sekali pengisian daya.
Enocean
Teknologi nirkabel ini patut mendapat perhatian khusus karena sangat berbeda dari yang lain. Dia menggunakan teknologi pemanenan energi yang memungkinkannya bekerja tanpa kabel, baterai, atau sumber daya lainnya. Ini menarik energi dari lingkungannya menggunakan panel surya (cahaya), panel termoelektrik (panas), atau sakelar mekanis (energi kinetik). Dengan demikian, ia tidak menderita dari kekurangan yang ada pada saingannya: perlunya penggantian baterai secara teratur. Teknologi EnOcean sangat cocok untuk digunakan di gedung-gedung yang menawarkan berbagai produk terluas. Yang paling menarik di antaranya adalah kepala termostatik, yang mengonsumsi energi dari radiator, atau gagang jendela yang, setelah diputar, mengisi daya perangkat elektronik dan mengirim sinyal ke sistem kontrol bahwa jendela itu terbuka.
Zigbee
ZigBee tidak diragukan lagi salah satu teknologi nirkabel paling populer untuk penggunaan dalam ruangan. Banyak pabrikan telah mengadaptasi teknologi ini, termasuk Philips dengan sistem pencahayaan HUE atau IKEA dengan perangkat TRÅDFRI. Ini juga memiliki aplikasi industri, misalnya, dalam smart meter. Teknologi ini menggunakan wire mesh dan memiliki konsumsi daya yang rendah karena mode tidurnya, yang dapat dimasuki perangkat dalam keadaan tertentu sehingga menghemat daya baterai.
RF sendiri
Perusahaan pelaksana terkadang menawarkan solusi berdasarkan protokol mereka sendiri, yaitu protokol yang biasanya dikembangkan oleh pabrikan yang sama dan tidak kompatibel satu sama lain, atau memerlukan konverter protokol untuk mencapai interoperabilitas. Walaupun ini adalah fitur sambutan dalam sistem keamanan rumah nirkabel, perangkat IoT biasanya menghindari penggunaan teknologi seperti itu karena mereka sulit atau hampir tidak mungkin.
Kombinasi beberapa protokol komunikasi
Beberapa area aplikasi mungkin mendapat manfaat dari penggunaan beberapa protokol komunikasi. Ambil, misalnya, sensor level pengisian yang dipasang di wadah limbah. Sebagai aturan, setiap sensor dalam hopper mengirimkan data pengukurannya ke modul master, yang berfungsi sebagai hub data. Sensor menggunakan protokol Bluetooth Low Energy yang hemat energi untuk menjalin komunikasi. Kemudian modul master mengumpulkan data ini dan mengirimkannya melalui protokol komunikasi lain, misalnya, GSM atau SigFox. Keuntungan utama dari metode ini adalah optimalisasi biaya komunikasi pada output.
Konsumsi Daya Nirkabel
Ada kalanya sensor dipasang di tempat-tempat yang sulit dijangkau, atau ketika penggantian baterai yang sering tampaknya tidak diinginkan, karena meningkatkan biaya perawatan. Karena itu, ketika mencari teknologi yang tepat, penting untuk mempertimbangkan bagaimana faktor-faktor berikut mempengaruhi masa pakai baterai:
- Kecepatan data;
- Tingkat atenuasi sinyal transmisi;
- Kekuatan sinyal perangkat transmisi.
Kecepatan transfer data yang berbeda diperlukan dibandingkan dengan meteran air yang cerdas atau ketika mengukur, misalnya, konsumsi daya maksimum selama 15 menit. Di sisi lain, stasiun cuaca yang terletak di pusat kota dan dilengkapi dengan sensor debu atau sensor emisi NOx atau Sox hanya dapat mengirimkan data jika melebihi nilai batas. Pembuat sensor universal menambahkan fungsi tidur ke perangkat mereka, yang menjaga sensor dalam mode daya rendah, membangunkannya sekali, misalnya, 4 jam, dan kemudian mengirimkan data yang diukur baru-baru ini. Beberapa teknologi nirkabel memungkinkan Anda untuk memodifikasi tingkat kinerja transmisi, yang berdampak langsung pada konsumsi daya.
Jaringan komunikasi biasanya menggunakan topologi bintang, yaitu mereka memiliki satu pemancar / penerima utama, yang bertindak sebagai saluran dan mentransmisikan pesan di antara semua komponen jaringan (misalnya, Wi-Fi, GSM, SigFox, dll.). Namun, di beberapa area penyebaran, jaringan mesh semakin banyak ditemukan. Ini adalah jaringan yang pesertanya - yang disebut simpul - bertukar data secara langsung, sementara mereka juga dapat meneruskan pesan dari simpul "tetangga" mereka. Oleh karena itu, dengan peningkatan jumlah node jaringan yang berpartisipasi di dalamnya, jangkauannya, dan seringkali keandalannya, juga meningkat. Namun, grid mungkin bukan pilihan ideal untuk komunikasi jarak jauh, karena mungkin memerlukan penggunaan sejumlah besar node, yang secara otomatis akan menyebabkan perlambatan transfer data. Untuk memastikan saluran komunikasi yang optimal, penempatan node yang benar adalah aspek lain yang harus dipertimbangkan ketika merancang dan membangun jaringan.