Ce tehnologii de comunicare să alegeți pentru proiectul dvs. de iluminat stradal inteligent?

 

Which communication technologies to choose for your Smart Street Lighting project?

Orașele inteligente sunt deja aici și toată lumea simte atmosfera. Dar ambițiile IoT în creștere au generat o expansiune rapidă a tehnologiilor de comunicare, iar lucrurile au devenit rapid derutante. Există zeci de standarde de comunicare, deschise sau proprietare, dintre care puteți alege. Și cu toată lumea pretinzând că sunt cei mai buni, care sunt opțiunile tale?

Acest articol vă va ajuta să răspundeți la următoarele întrebări:

  • Ce tipuri de tehnologii de comunicații radio sunt utilizate în mod obișnuit cu proiectele de iluminat exterior conectate? 

  • Care sunt avantajele lor?

  • În ce tip de mediu au cele mai bune performanțe?

De ce ar trebui să știți mai multe despre tehnologiile de comunicare?

 

Orașul dumneavoastră este pe cale să înceapă procesul de modernizare a serviciului de iluminat public. Cel mai practic prim pas este trecerea la lămpi cu LED din motive întemeiate. Sunt mai eficiente și au o durată de viață mai mare, reduc considerabil consumul de energie și costurile de operare, aducând beneficii comunității și municipalității, fiind în același timp mai ecologice.

Dacă vă gândiți la iluminatul cu LED-uri, ar putea fi momentul potrivit să luați în considerare și un sistem inteligent de control al iluminatului, care să vă ajute să profitați din plin de iluminatul public inteligent. Ați auzit știrile și potențialele beneficii, ați văzut orașele devenind mai inteligente, poate că aveți deja o soluție de management al orașului.

Un sistem modern de iluminat asigură controlul luminilor stradale de la distanță și automat, fie pentru fiecare lampă individuală, fie pentru un segment. În principiu, este destul de simplu: include în general controlere individuale de lampă, un software de telegestiune (CMS) și o tehnologie de telecomunicații pentru a permite transmiterea informațiilor între hardware și software.

Dar de îndată ce începi să cauți informații, lucrurile se complică. Mai mult, o investiție de 10 ani trebuie planificată cu atenție. Este în joc viitorul propriului tău oraș, nu? Am pregătit o serie de articole pentru a vă ajuta să înțelegeți mai bine principiile controlului iluminatului stradal, viitorul acestuia și implicațiile cu proiectele de orașe inteligente.

Ce trebuie să luați în considerare atunci când alegeți tehnologia de comunicare pentru proiectul dvs. inteligent de iluminat stradal

 

What you need to consider, when choosing the communication technology for your smart street lighting project

Alegerea unei tehnologii de comunicare, sau a unei combinații a acestora, este una dintre primele decizii pe care va trebui să le luați atunci când optați pentru un sistem de iluminat public inteligent. Această decizie ar putea fi vitală pentru proiectul dumneavoastră deoarece influențează parametrii și succesul rezultatului final. Prin urmare, trebuie să vă asigurați că tehnologia de comunicare se potrivește arhitecturii sistemului de iluminat, zonei geografice de desfășurare, densității urbane, planurilor dumneavoastră de dezvoltare viitoare și așteptărilor dumneavoastră per total:

  • Arhitectura sistemului de iluminat: există multe întrebări la care trebuie să se răspundă când se implementează un sistem de iluminat stradal conectat (ce fel de lămpi stradale aveți, cum se pot conecta la controlerele de iluminat stradal etc.), dar în ceea ce privește comunicarea, cea mai importantă este „cum sunt amplasate lămpile”. Arhitectura actuală a rețelei influențează semnificativ alegerea comunicațiilor: de ex. există tuneluri? Este o arhitectură liniară (ca pe autostradă?) etc.

  • Trebuie luată în considerare geografia zonei de desfășurare, deoarece unele tehnologii de comunicații prosperă în spațiu deschis (de exemplu, teren plat), dar au dificultăți atunci când se confruntă cu zone de deal sau munte.

  • Densitatea urbană este, de asemenea, esențială: clădirile în general și clădirile înalte, în special, blochează anumite tehnologii de comunicare, făcându-le aproape imposibil de utilizat. În plus, o frecvență radio publică aglomerată poate afecta negativ tehnologiile de comunicare care o folosesc.

  • Dezvoltările viitoare. Există cel puțin trei factori care influențează viitorul implementării iluminatului conectat: conectivitatea proprietară vă va restricționa opțiunea pentru dezvoltarea viitoare a sistemului; tehnologia de comunicare în sine ar trebui să aibă un viitor de încredere (rată mare de adoptare), astfel încât veți avea piese de schimb și suport pentru un viitor previzibil; nu în ultimul rând, interoperabilitatea este un mare plus, adăugând flexibilitate și pregătire pentru viitor.

  • Așteptări generale. Aveți nevoie de alerte și notificări de defecțiuni în timp real? De câte modificări neașteptate de program aveți nevoie în timp? Vă așteptați să aprindeți și să stingeți luminile instantaneu sau este acceptabilă o întârziere? Intenționați să implementați iluminat adaptiv (iluminat public legat de senzori de mișcare care anticipează traficul)? Unele tehnologii oferă aceste caracteristici, altele se zbat.

Deoarece sunt zeci de tehnologii de comunicare existente care conectează controlerele la CMS și, deși toate acționează ca lianți pentru întreaga infrastructură de iluminat stradal, aceste tehnologii sunt destul de diverse din punct de vedere tehnic. În plus, majoritatea furnizorilor folosesc doar un număr limitat de tehnologii care sunt compatibile cu soluția lor.
Cu tehnologia de comunicare potrivită (sau combinația potrivită de tehnologii de comunicație), sistemul își atinge potențialul maxim, iar municipalitatea, locuitorii și mediul înconjurător pot profita de toate beneficiile sale (economisire de energie, costuri reduse de energie și întreținere, securitate îmbunătățită și o viață calitativă, poluare redusă etc.). Know-how-ul pe care îl veți dobândi în urma acestui articol vă va oferi un avantaj în discuțiile preliminare și în alegerea furnizorului potrivit pentru proiectul dvs.

Criterii de evaluare pentru alegerea unei tehnologii de comunicare adecvate

Evaluation criteria for choosing a suitable communication technology

Cum comunică controlerele de iluminat stradal? Deși tehnologiile de comunicații prin cablurile de joasă tensiune (cum ar fi PowerLine Communications / PLC) sunt uneori folosite în proiecte de iluminat stradal, undele radio sunt preferate în mare măsură. Așadar, chiar dacă LonWorks a definit cu succes un standard de comunicare PLC fiabil utilizat pentru proiectele de iluminat inteligent, caracteristicile intrinseci ale tehnologiilor de comunicații radio IoT au ieșit în față (consum redus de energie, mobilitate, flexibilitate și diversitate).
În funcție de acoperire, există tehnologii de comunicație radio cu rază scurtă sau cu rază lungă pentru iluminatul stradal inteligent. O altă diferențiere se face în funcție de faptul dacă spectrul radio este licențiat sau fără licență și dacă rețeaua este privată sau publică. În ceea ce privește arhitectura de rețea, există două tipuri principale: topologie mesh și stea. Toate aceste atribute contribuie la diferențierea tehnologiilor de comunicare care, separat sau combinate, devin o soluție potrivită pentru condițiile de infrastructură specifice.

Topologie de rețea

  • Topologia stea

    Într-o topologie în stea, dispozitivele sunt organizate în jurul nodului central cunoscut sub numele de gateway sau hub. Cu conexiunea node-to-hub, topologia stea funcționează eficient, de exemplu, în rețele liniare. Deoarece punctele terminale funcționează independent unele de altele, dacă un dispozitiv se defectează sau un cablu este deconectat, restul rețelei rămâne neafectat.
    Cu toate acestea, toate comunicațiile depind de un singur dispozitiv – gateway-ul. Pentru a evita această vulnerabilitate, operatorii de sistem instalează mai multe stații de bază pentru a crea redundanța (un nod are întotdeauna acces la mai multe gateway-uri).
    Chiar dacă gateway-urile pot fi costisitoare, rețelele de tip stea necesită în mod normal doar câteva, ceea ce înseamnă că implementarea ar putea fi mai rentabilă. Cu toate acestea, există uneori situații când, din cauza infrastructurii, densității și a geografiei terenului, pot crește numărul de stații de bază necesare pentru acoperirea ideală a semnalului.

  • Topologia mesh

    O rețea mesh funcționează prin trimiterea de date de-a lungul celei mai rapide rute de la un dispozitiv (nod) la altul, deoarece toate dispozitivele sunt conectate fie direct, fie indirect. Un nod servește atât ca punct final care captează și transmite propriile date, cât și ca un repetor care transmite date de la alte noduri.
    Cu conexiunea de la dispozitiv la dispozitiv, rețelele MESH pot avea o natură de auto-vindecare. Nodurile de control al luminii pot comuta cu ușurință prin topologia rețelei, de la un router la altul, creând mai multe rute pentru ca datele să circule în cazul în care un dispozitiv se defectează. Cu mai multe dispozitive, rețeaua devine mai robustă și mai sigură (având ca punct mai slab arhitecturile liniare, unde cerințele de redundanță nu sunt întotdeauna îndeplinite). Cu toate acestea, rata de biți este de obicei destul de mare, ceea ce o face potrivită pentru diverse infrastructuri (chiar și cu rate mai mari de transmisie a datelor, cum ar fi aplicațiile video). Tehnologiile mesh sunt cele mai potrivite pentru configurațiile de iluminat adaptativ.

Frecvență radio cu licență sau fără licență

În funcție de tipul de interval de frecvență utilizat de o anumită tehnologie, rețelele pot fi licențiate sau fără licență.
Frecvențele licențiate sunt utilizate de agenții naționale specializate sau direct de operatorii de rețele mobile care plătesc pentru spectrul de frecvențe licențiat și gestionează și întrețin rețeaua. Rețelele celulare folosesc frecvențe licențiate (rezervate), unde tehnologia de comunicare este standardizată și probată, cu risc foarte scăzut de interferență. Acestea sunt de obicei rețele publice, cu fiabilitate și securitate la nivel de operator, ceea ce înseamnă mai puțină bătaie de cap pentru utilizator, dar de obicei vine cu un cost suplimentar de acces lunar sau anual.
Pe de altă parte, frecvențele de comunicare fără licență sunt disponibile pentru a fi folosite de oricine. Nu este nevoie să obțineți acorduri speciale pentru a crea sau accesa rețelele. Dacă o frecvență fără licență este aprobată în țara de utilizare și rețeaua este conformă cu standardele existente, oricine poate folosi această frecvență pentru a-și crea rețeaua privată în orice locație dată.
Majoritatea rețelelor radio mesh și LPWAN folosesc frecvențe fără licență. De exemplu, LoRaWAN folosește 868 MHz în Europa sau 915 MHz în America de Nord. Utilizarea frecvențelor radio fără licență oferă mai multă libertate de alegere a operatorului de sistem, creând posibilitatea de a deține rețele private, dar înseamnă și mai multă bătaie de cap pentru utilizator, deoarece rețeaua trebuie instalată și întreținută.
În plus, deoarece oricine poate accesa frecvența, nu este neobișnuit (mai ales în zonele urbane cu densitate mare) să întâmpini frecvențe aglomerate. Prea multe persoane sau aplicații care folosesc aceleași frecvențe pot duce la interferențe radio. Astfel de interferențe, de obicei, nu pot compromite integritatea sarcinii utile, dar pot întârzia sau chiar bloca livrarea, ceea ce se poate traduce în reacții și funcționalități întârziate ale sistemului de iluminat inteligent.

Comunicare  standard deschis sau proprietar

Sunt esențiale comunicarea deschisă și disponibilitatea pentru integrare pentru un nou proiect de control al iluminatului public? Pe măsură ce au fost introduse concepte de iluminat inteligent, printre primele companii care au dezvoltat astfel de soluții au fost producătorii de lămpi. Majoritatea dintre ei au propus comunicații proprietare ca mijloc de a-și proteja eforturile în cercetare, proprietatea intelectuală și poziția pe piață.
Cu toate acestea, iluminatul inteligent aduce în sine doar beneficii limitate unei municipalități. Investițiile în iluminat inteligent au fost continuate curând printr-o revoluție IoT și smart city, deoarece fiecare aplicație inteligentă alimentează noi concepte și așteptări pentru orașele inteligente. Zeci de tehnologii de comunicare IoT au apărut în decursul a câțiva ani. Întregul sector a devenit atât de dinamic și complex încât nicio companie nu a putut ține ritmul de una singură.
În plus, este o poziție foarte incomodă pentru orice manager de oraș să se angajeze într-o investiție de 10 ani într-un sistem de control al utilităților publice care utilizează comunicații proprietare, mai ales într-un context atât de dinamic. Ce se întâmplă când trebuie să-ți dezvolți sistemul? Dar când doriți să integrați sinergic mai multe servicii, cum ar fi iluminarea adaptivă, informațiile de la senzorii meteo sau CCTV? Ce se întâmplă dacă sistemul tău de comunicații sau compania în sine nu rezistă trecerii timpului și devin învechite în câțiva ani?
În acest context, ecosistemele orașelor inteligente au fost create și au oferit o platformă durabilă revoluției IoT. Grupuri de companii cu o viziune comună au creat standarde de interoperabilitate tehnică pentru a încuraja comunicarea și interacțiunea deschisă între sisteme, aducând libertate pentru cercetare și dezvoltare, precum și pentru managerii orașului și comunități. Astăzi, în câțiva ani, chiar dacă tehnologiile de comunicare proprietare încă există, majoritatea producătorilor au dezvoltat standarde de interoperabilitate (fie la nivel hardware sau software) pentru a se adapta.

Rețea privată saupublică

În funcție de faptul că un operator se ocupă sau nu de rețeaua de comunicații, tehnologia comunicațiilor poate fi publică (gestionată de o companie de telecomunicații și disponibilă comercial contra cost pentru oricine este interesat) sau privată (gestionată de furnizorul de iluminat public sau de altă afacere, doar pentru uzul privat și care nu este disponibilă comercial pentru alții).
Rețelele publice sunt instalate și întreținute de operatorii de telecomunicații (de obicei, pe frecvențe licențiate, dar există exemple de rețele publice pe frecvențe deschise – cum ar fi Sigfox). Tehnologiile celulare precum 3G sau 4G sunt exemplul cel mai utilizat și aparent de rețea publică: gestionate de un operator care se ocupă de întreținerea rețelei și care se asigură că rețeaua este securizată și funcțională în orice moment (securitate și funcționalitate la nivel de operator). Acest lucru mută destul de multă responsabilitate de la utilizator. De asemenea, rareori necesită taxe de instalare. Cu toate acestea, utilizatorul trebuie de obicei să plătească pentru un abonament lunar sau anual la operatorul de rețea.
Rețelele private, pe de altă parte, sunt gestionate direct de municipalitate sau de furnizorul de iluminat public. Asta înseamnă, de exemplu, că datele de iluminat stradal sunt restricționate, permițând sisteme închise, neconectate la Internet. Rețelele private necesită o multitudine de abilități și responsabilități: planificarea rețelei, instalarea, întreținerea și securitatea – care trebuie efectuate de furnizorul de iluminat. Aceste rețele folosesc de obicei frecvențe fără licență, ceea ce le expun riscului la frecvențe aglomerate și probleme de interferență. În plus, în timp ce costurile de instalare sunt mai mari și utilizatorii trebuie să asigure ei înșiși întreținerea rețelei, ele elimină costul plății pentru un abonament.

Acoperirea rețelei

Rețelele de comunicații pot acoperi diverse arii, în funcție de distanța la care nodurile pot comunica cu alte noduri și gateway-uri. O rețea poate conecta de obicei un număr limitat de dispozitive la un gateway și are o distanță maximă la care pot comunica în continuare. Acestea sunt criterii importante de evaluat atunci când alegeți o tehnologie de comunicare pentru proiectul dvs. de iluminat stradal, deoarece ar putea afecta funcționalitatea întregului sistem.
Limitele teoretice pot fi extraordinare pentru cele mai noi tehnologii de comunicare. Acestea au fost optimizate pentru propagare și o mai bună imunitate la interferențe, astfel încât unele pot acoperi zeci, dacă nu sute de kilometri, în timp ce un singur gateway (în funcție de tehnologie) poate gestiona până la 15000 de dispozitive din diferite aplicații. Desigur, în practică, se recomandă planificarea redundantă, așa că această analiză vorbește despre media limitelor care pot fi luate în considerare pentru implementări.

communication technology for smart street lighting network range
  • Rețele celulare:

    pot avea rază și penetrare nelimitată, în funcție de acoperirea operatorilor de rețele mobile, sunt aproape omniprezente și pot include un număr nelimitat de dispozitive. Cu toate acestea, confortul omniprezenței vine cu o taxă pe consumul de energie și prețul conectivității.

    Într-o rețea celulară, comunicarea de date bidirecțională are loc între luminile stradale și CMS. Fiecare lampă publică este conectată la o rețea celulară publică a unui operator, fiecare dispozitiv comunicând prin rețea, dar rareori direct unul cu celălalt.

  • Rețele cu rază lungă de acțiune: pot acoperi până la 3-15 kilometri și pot conecta până la 5000 de dispozitive la un singur gateway (în contextul controlului iluminatului stradal). Pentru a se conforma cerințelor IoT, acestea funcționează în mod obișnuit pe rază lungă și putere redusă, motiv pentru care sunt numite rețele de arie largă de putere redusă (LPWAN).

    LPWAN-urile sunt preferate de furnizorii de soluții atunci când proiectează sisteme IoT sau orașe inteligente, deoarece sunt bine adaptate nevoilor specifice de comunicare machine-to-machine (M2M). Aceste rețele sunt potrivite pentru cazurile de utilizare care necesită ca dispozitivele să trimită periodic cantități mici de date prin rețele care se întind pe distanțe foarte lungi și nu au o sursă de alimentare sigură pentru reîncărcare. Rețelele LPWA pot permite dispozitivelor IoT să funcționeze fiabil până la 10 ani cu o singură baterie.

    LPWAN poate fi folosită pentru a crea o rețea privată de dispozitive fără fir (necesită o planificare radio atentă), dar poate fi și un serviciu sau o infrastructură oferită de o terță parte, permițând proprietarilor de senzori să le implementeze pe teren fără a investi în tehnologia gateway-ului.

  • Rețelele cu rază scurtă de acțiune:

    cum ar fi rețeaua radio mesh sau WiFi au o distanță maximă de la nod la nod de 200-300 de metri și pot cuprinde aproximativ 200 de dispozitive. Fiabilitatea rețelei crește cu cât sunt instalate mai multe noduri. Lămpile stradale se află la aproximativ 50 de metri una față de cealaltă.

    Într-o rețea mesh, luminile stradale adiacente pot comunica între ele prin noduri de rețea. Informațiile adunate de la noduri sunt apoi trimise către software-ul de iluminat stradal prin gateway, folosind o conexiune celulară fără fir sau o conexiune prin cablu prin Ethernet LAN sau fibră.

O privire de ansamblu asupra tehnologiilor de comunicare 

 

MESH pe distanță scurtă RF cu rază lungă IoT Celular Celular Clasic
  • Arhitectură: Mesh
  • Spectru radio: Fără licență
  • Tip de rețea: Privată
  • Exemple (IEEE 802.15.4): Wi-SUN, Zig-Bee
  • Arhitectură: Stea
  • Spectru radio: Fără licență
  • Tip de rețea: Privată/publică
  • Exemple: LoRaWAN, Sigfox
  • Arhitectură: Stea
  • Spectru radio: Licențiat
  • Tip de rețea: Publică
  • Exemple: NB-IoT, LTE-M
  • Arhitectură: Stea
  • Spectru radio: Licențiat
  • Tip de rețea: Publică
  • Exemple: GSM(2G, 3G, 4G)

Avantaje

  • trafic mare de date (dimensiunea pachetului și/sau frecvența)
  • comunicare directă nod la nod
  • dispozitivele devin o rețea de comunicație cu auto vindecare
  • fiabilitatea crește odată cu densitatea crescută a dispozitivelor
  • rază lungă
  • putere redusă
  • cost scăzut
  • securitate ridicată
  • imunitate la interferențe
  • mai ușor de configurat
  • acoperire omniprezentă
  • trafic mare de date
  • interferență scăzută
  • ușor de configurat
  • securitate la calitatea de operator
  • fără planificare radio
  • acoperire omniprezentă
  • trafic mare de date
  • interferență scăzută
  • ușor de configurat
  • securitate la calitatea de operator
  • fără planificare radio

Dezavantaje

  • interferență în spectrul fără licență
  • vulnerabile în rețele liniare sau cu densitate redusă
  • consum mare de energie
  • preocupări legate de securitate
  • greu de configurat
  • risc de blocare din partea furnizorului (tehnologii proprietare)
  • trafic de date redus
  • interferență în spectrul fără licență
  • costuri mari de comunicare
  • consum mai mare de energie în comparație cu rețelele cu rază lungă și scurtă de acțiune
  • costuri mari de comunicare
  • consum mai mare de energie în comparație cu IoT Celular

Atribute esențiale de rețea pentru sistemele de iluminat

 

Essential network attributes for lighting systems
  • Fiabilitate

    Rețelele celulare sunt extrem de fiabile. Operatorii de rețea au deja experiența mai multor generații de tehnologie standardizată dovedită de-a lungul anilor de operațiuni cu multe tipuri diferite de dispozitive conectate (calitate de operator).

    Rețelele RF mesh și LPWAN, deși sunt în general fiabile, au tendința de a primi trafic din abundență care poate afecta performanța și poate încetini rețeaua. Cu toate acestea, există modalități de a depăși aceste dezavantaje și de a îmbunătăți fiabilitatea rețelei. Rețelele MESH, de exemplu, nu numai că au capacitatea de a se auto vindeca, dar devin și mai fiabile cu o densitate mai mare a nodurilor. În mod similar, fiabilitatea LPWAN poate fi crescută prin crearea unei redundanțe de comunicare între noduri și gateway-uri (cu cât mai multe gateway-uri, cu atât mai bine). Merită menționat că, chiar și cu o planificare redundantă a gateway-urilor, se poate lua în considerare o rază de 1 km fără vizibilitate directă.

  • Întreținere rețelei

    În ceea ce privește întreținerea, rețelele private necesită o echipă tehnică desemnată, care ar trebui luată în considerare la calcularea costurilor de implementare. Rețelele celulare și alte rețele publice, pe de altă parte, sunt deținute de un operator de rețea care este responsabil să asigure o rețea pe deplin funcțională în orice moment. Prin urmare, în cazul rețelelor publice, întreținerea este inclusă în costurile abonamentului.

  • Proprietatea

    O rețea privată este construită special pentru nevoile utilizatorului. Dacă utilizatorul este un oraș, de exemplu, rețeaua poate servi ca platformă de comunicație nu doar pentru iluminatul public, ci și pentru o gamă largă de aplicații pentru orașe inteligente. Atunci când rețeaua este utilizată în scopuri multiple, devine fezabilă instalarea unui număr mare de noduri, deoarece costurile de operare scad și devin mai mici decât cheltuielile de întreținere.

    O rețea publică, în schimb, nu are costuri de întreținere, este omogenă și nu necesită planificare radio. Cu toate acestea, orice aplicație cu cerințe de comunicare mai complexe (mai frecvente, debit de transmisie mai mare, mesaje mai lungi) va implica un cost suplimentar din partea operatorului de rețea care poate duce la costuri de operare mai mari.

    Timpul de depanare poate crește și el. Când dețineți rețeaua, rezolvarea oricăror probleme depinde de promptitudinea și pregătirea dvs. Cu toate acestea, atunci când utilizați o rețea publică, în cazul oricărei defecțiuni, va trebui să așteptați mai mult pentru a afla mai multe despre sursa problemei și despre timpul de rezolvare așteptat.

  • Comunicare în timp real

    Unele aplicații necesită executarea comenzilor de îndată ce sunt trimise din CMS. Rețelele celulare sunt candidate excelente pentru comunicarea constantă, instantanee, unde mesajele mai mari ajung la destinația finală imediat după trimitere. În funcție de frecvența de comunicare și dimensiunea mesajelor, costurile operatorului de rețea pot crește semnificativ.

    Cu toate acestea, oriunde nu este nevoie ca tehnologia de comunicare să transmită instantaneu o comandă (pentru iluminatul public, de exemplu), pot fi stabilite programe în care sunt luate în considerare întârzierile. În acest caz, mesajele sunt mai puțin frecvente și costurile operatorilor sunt diminuate.

  • Costuri

    Când vine vorba de cheltuieli, există întotdeauna un compromis între costurile de operare. Acestea sunt influențate, așa cum am menționat anterior, de tipul de rețea, proprietatea asupra frecvențelor, cerințele de comunicare ale utilizatorului, dimensiunea proiectului, disponibilitatea forței de muncă și așa mai departe.

    De regulă, conectivitatea celulară oferă cel mai ușor și mai integrant serviciu (se numește calitate de operator dintr-un motiv), dar este și cel mai scump. Pentru proiecte foarte mari, este posibil să se negocieze prețuri de conectivitate similare cu cele ale tehnologiilor care utilizează frecvență fără licență.

    În timp ce standardele deschise care utilizează frecvențe fără licență necesită mai multă întreținere și atenție din partea proprietarului rețelei, acestea oferă cea mai mare flexibilitate, deoarece aceeași rețea poate fi folosită pentru a servi nenumărate aplicații (existente sau în curs de dezvoltare).

    Soluția cea mai rentabilă trebuie calculată ținând cont de amploarea, dimensiunea și complexitatea fiecărui proiect – nu există un răspuns corect.

  • Securitate

    Tehnologiile celulare vin cu o securitate sporită, deoarece sunt sub responsabilitatea operatorilor de rețea profesioniști. Aceștia iau măsuri pentru a le asigura consumatorilor accesul la cel mai sigur și mai fiabil serviciu de comunicare prin:

    • protejarea infrastructurii rețelei
    • promovarea parteneriatului public-privat pentru a minimiza riscul de atacurilor informatice
    • explicând de ce sunt responsabili operatorii de infrastructură

    Rețelele private beneficiază, de asemenea, de securitate sporită, deoarece sunt gestionate de o entitate singulară care are control exclusiv asupra datelor. Aceste rețele funcționează ca un circuit închis, cu acces limitat și nu trebuie să fie conectate la internet, ceea ce le face mai puțin predispuse la intervenții rău intenționate.

Cele mai utilizate tehnologii de comunicare pentru iluminatul stradal inteligent

 

Most used smart street lighting communication technologies
  • Tehnologii de comunicare celulară

    Pentru că poate fi considerat omniprezent, cu o penetrare excelentă indiferent de densitatea urbană, comunicația celulară poate fi folosită în aproape orice proiect, dar este o alegere foarte bună mai ales în orașele mari sau în alte locuri greu accesibile (cum ar fi tunelurile). Folosit adesea în combinație cu alte tehnologii de comunicare, punctul forte (acoperirea operatorului) este, de asemenea, un punct slab, deoarece nu poate fi utilizat în zone îndepărtate, neacoperite. Rețelele celulare sunt potrivite pentru comenzi mai frecvente și comunicare mai rapidă.

    LTE-M este un standard tehnologic LPWA (low power wide area) publicat de 3GPP. Acceptă IoT printr-o complexitate redusă a dispozitivului și o acoperire extinsă, permițând reutilizarea bazei LTE instalate. Sprijinite de toți producătorii majori de echipamente mobile, chipset-uri și module, rețelele LTE-M vor coexista cu rețelele mobile 2G, 3G și 4G și vor beneficia de toate caracteristicile de securitate și confidențialitate ale rețelelor de calitate operator.

    Narrow-Band IoT (NB-IoT) este o tehnologie de comunicare RF în bandă îngustă special concepută pentru Internetul lucrurilor (IoT). Conectează dispozitivele mai simplu și mai eficient pe rețelele mobile deja stabilite și gestionează cantități mici de date bidirecționale transmise ocazional, fiabil și în siguranță. În mod special accentul acestui standard este pus pe consumul de energie foarte scăzut, acoperirea excelentă de penetrare și costurile mai mici ale componentelor, implementate în frecvențele reglementate GSM și LTE.

    GSM este o tehnologie celulară digitală omniprezentă folosită pentru transmiterea de voce și a datelor mobile, acoperind mai mult de 90% din populația lumii.

  • Tehnologii de comunicație RF pe distanță lungă

    LPWAN-urile sunt perfecte pentru zonele urbane sau rurale cu densitate scăzută. Sunt potrivite și pentru autostrăzi, totuși tunelurile pot ridica unele probleme de acoperire. Același lucru este valabil și pentru zonele în care comunicarea este împiedicată de bariere geografice, cum ar fi dealurile sau munții. Rețelele cu rază lungă de acoperire funcționează cel mai bine atunci când există mai puține intervenții în programul de operare.

    LoRaWAN este o specificație Low Power Wide Area Network (LPWAN) care vizează cerințele cheie ale Internetului obiectelor, cum ar fi comunicarea bidirecțională securizată, mobilitatea și serviciile de localizare. Oferă interoperabilitate perfectă între lucrurile inteligente, fără a fi nevoie de instalații locale complexe și redă libertatea: utilizatorului, dezvoltatorului și întreprinderilor, contribuind la adoptarea Internetului Lucrurilor.

    Sigfox este o tehnologie de comunicație în stil celular care oferă o putere redusă, o rată scăzută de date și costuri de comunicare scăzute pentru aplicațiile Internet of Things și M2M. Sigfox folosește tehnologia Ultra-Narrow Band (UNB), care permite utilizarea unor niveluri foarte scăzute de energie a transmițătorului, putând menține totuși o conexiune de date robustă, folosind benzi radio ISM fără licență. Topologia rețelei a fost concepută pentru a oferi o rețea scalabilă, de mare capacitate, cu un consum foarte scăzut de energie, menținând în același timp o infrastructură de celule de tip stea simplă și ușor de implementat.

  • Tehnologii de comunicare pe frecvență scurtă de tip Mesh

    Tehnologiile de comunicație pe distanță scurtă sunt eficiente, indiferent de densitate, izolarea ariei sau alte provocări geografice. Rețelele cu rază scurtă de acțiune sunt potrivite pentru zonele în care obținerea unei acoperiri uniforme ar necesita, altfel, efort și ar implica costuri considerabile. Când vine vorba de proiecte liniare, cum ar fi autostrăzi, trebuie acordată o atenție deosebită provocărilor de infrastructură.

    Wi-SUN (IEEE 802.15.4g RF MESH) este o tehnologie de comunicație RF de tip mesh probată de ani de zile într-o gamă largă de medii dificile și îndepărtate de pe tot globul. Acceptă cele mai recente tehnologii de securitate bazate pe IP pentru autentificarea dispozitivului și comunicațiile criptate.

    Zigbee creează flexibilitate pentru dezvoltatori și utilizatori finali, oferind în același timp o interoperabilitate excelentă. Creat pe baza standardului IEEE 802.15.4, folosind banda de 2,4 GHz și o rețea mesh reală cu auto-vindecare, Zigbee are multe aplicații și este implementat pe scară largă pe tot globul.

Întrebări frecvente (FAQ)

 

Rețelele celulare sunt cele mai potrivite atunci când se așteaptă un răspuns instantaneu din partea rețelei. Tehnologiile celulare (2G, 3G, 4G) permit nodurilor să comunice cu gateway-ul în timp real, ceea ce face posibilă executarea comenzilor precum aprinderea și stingerea instantanee a luminilor.

Transferul mai multor date necesită o rată de biți mai mare. Conform ratei datelor de vârf, rețelele celulare precum NB-IoT și LTE-M au cea mai mare rată de uplink (UL) și downlink (DL) și, prin urmare, pot trimite cele mai mari mesaje. Mesh-ul poate fi folosit și în acest scop.

Actualizările de firmware OTA (over the air) depind de soluția implementată pentru proiect, nu de tehnologia de comunicare. Deci, aceasta este o veste bună – orice tehnologie acceptă OTA. Există un avantaj pentru rețelele cu rată mare de biți care acceptă comunicarea în timp real, deoarece permit actualizări mai rapide.

Cele mai mici investiții inițiale sunt pentru rețelele gestionate de operatori (celular, LPWAN, Sigfox). Aceste tehnologii de comunicare pot fi instalate cu ușurință și nu necesită să vă construiți propria rețea. Acestea vor implica, totuși, un cost de abonament recurent. Rețelele private sunt mai costisitoare de instalat, necesită planificare radio. În funcție de geografie și densitate, ar putea fi necesare mai multe gateway-uri atunci când construiți o rețea privată. Mai mult, este nevoie de personal specializat pentru întreținerea rețelei.

Tehnologiile de comunicație gestionate de operatorii de rețea (celular, LPWAN, Sigfox) sunt cel mai rapid de instalat, deoarece nu este nevoie de planificare radio sau de construirea propriei rețele.

Teoretic, rețelele private au cele mai mici costuri de operare, deoarece nu implică costuri suplimentare pentru licențele de operator. Totuși, depinde și de dimensiunea proiectului. Un sistem de management folosit doar pentru două sau trei gateway-uri ar putea crește cheltuielile.

Rețelele celulare ar putea fi considerate cele mai sigure, deoarece sunt gestionate și întreținute de operatori de rețea profesioniști. Cu toate acestea, rețelele private pot fi considerate sigure, deoarece nu au nevoie de conexiune la Internet și acceptă instalări în sistem închis. Având în vedere că practic orice sistem poate fi spart, acest lucru depinde în cele din urmă de practicile de securitate IT și echipa dvs.

Pentru densitatea mare, rețelele celulare au cea mai bună acoperire. Rețelele MESH oferă de asemenea rezultate foarte bune atunci când nodurile conectate sunt dense.

Da, este posibil să combinați tehnologiile de comunicare pentru a vă asigura că există o acoperire completă și că toate nevoile proiectului sunt îndeplinite. Aceasta depinde de furnizorul de soluții pe care îl alegeți.

Există o gamă în curs de dezvoltare de aplicații pentru orașe inteligente (de exemplu, monitorizarea calității aerului, numărarea mașinilor și a persoanelor, detectarea pericolelor etc.) care pot fi conectate la rețelele moderne de comunicații RF. Cu toate acestea, în cazul rețelelor cu un singur scop (standarde proprii care permit doar controlul iluminatului stradal), acest lucru este de obicei foarte limitat sau deloc disponibil. Dacă alegeți comunicații standard deschise, va exista o șansă mai bună de a găsi o gamă largă de senzori și dispozitive de acționare complementare pentru orașe inteligente, furnizate de diverși furnizori.

Aceasta nu este o caracteristică intrinsecă a vreunei tehnologii de comunicare. Deși este oarecum influențată de tipul de comunicare (alegând o tehnologie cu standarde deschise vă va oferi mai multe șanse să găsiți o soluție compatibilă), aceasta depinde în mare măsură de sistemul în sine. Dacă intenționați să evitați situațiile blocate de furnizor pe termen lung, este recomandat să alegeți o soluție care încurajează interoperabilitatea (compatibilă cu un standard de interoperabilitate IoT precum TALQ și/sau disponibilă pentru conexiuni API)