استراتيجية مدمجة

يتم دعم عمليات نشر إنتاج إنترنت الأشياء من خلال طبقة اتصال منظمة بعناية ، ولكن هناك نقاش مستمر حول أنواع الشبكات والبروتوكولات الأكثر ملاءمة لدعم عمليات نشر أجهزة الاستشعار الجماعية.

يعتبر القرار بشأن الشبكة التي سيتم استخدامها اعتبارًا مبكرًا لعمليات نشر إنترنت الأشياء ، ولكن كيف تحدد مدى التوفر والشبكة التي ستمنحك أفضل الحلول ونتائج المشروع؟

يمكن تلخيص الإجابة المختصرة في كلمتين: التطور والابتكار. بمرور الوقت، مستشعر إنترنت الأشياء التكنلوجيا لقد تطورت في القدرة وإمكانية التوسع وخفض التكلفة لكل وحدة، مما يخلق طلبًا على بروتوكولات وأساليب الشبكات اللاسلكية الجديدة لدعم أنواع أجهزة الاستشعار الجديدة، والتي يعتمد الكثير منها على طاقة البطارية والرسائل غير المتكررة على المدى الطويل، وعلى مساحة واسعة.

أدى الشك وعدم اليقين والتشرذم في سوق إنترنت الأشياء ، جنبًا إلى جنب مع زيادة أجهزة الاستشعار وابتكار البرامج ، إلى إنشاء وإدخال العديد من خيارات اتصال الشبكة ، لكل منها سماته الخاصة.

في السنوات الأخيرة ، شهدنا التوسع والتطور المتزايدين لنوع واحد مهيمن من شبكات إنترنت الأشياء ، وهو شبكة المنطقة الواسعة منخفضة الطاقة (LPWAN). الوافدون الأوائل إلى هذا السوق ، LoRaWAN و Sigfox ، يستخدمون الطيف اللاسلكي المجاني ، وكان لديهم الوقت لتأسيس أنفسهم في جميع أنحاء العالم. حقق LoRaWAN على وجه الخصوص نجاحًا هائلاً كخيار اتصال بشبكة إنترنت الأشياء ، حيث سيطر على السوق بأكثر من 40 ٪ من حصة السوق من الاتصالات الجديدة ، والتي من المتوقع أن تستمر في إضافة حصة في السوق حتى عام 2025.

على الجانب الخلوي ، بالنسبة لبروتوكولات شبكة إنترنت الأشياء الجديدة NB-IoT و LTE-M (تطورات طيف 4G التي تم اعتمادها الآن بموجب معيار 5G) ، لا يزال هناك عنصر اللحاق بالركب قيد التقدم. تأخرت GSMA في التصديق على معايير بروتوكولات إنترنت الأشياء هذه ، وفي النهاية جاء نشرها من قبل شركات النقل من المستوى 1 في وقت ما بعد الإطلاق الأولي لبروتوكولات اتصال شبكة LPWAN الأولى.

على الرغم من التنبؤات الأولية التي تدعي أن متغيرات شبكة إنترنت الأشياء الخلوية ستهيمن على سوق اتصال إنترنت الأشياء وتضغط LoRaWAN و Sigfox على الهامش ، كان هناك نقص في الكثافة في طرح المملكة المتحدة لـ IoT

برامج شبكة إنترنت الأشياء الخلوية (في وقت كتابة هذا التقرير ، تم تمكين LTE-M في النصف الشرقي من المملكة المتحدة ، ولدى NB-IoT "ثغرات" في تغطيتها ، لا سيما في الجانب الشرقي من المملكة المتحدة). وهذا يعني أن عمل LPWAN الخلوي لإنترنت الأشياء قد اقتصر إلى حد كبير على الاختبار في المملكة المتحدة ، في حين أن عمليات نشر الإنتاج تهيمن عليها منشآت المجلس الخاص LoRaWAN وبرامج الابتكار على متغيرات الشبكة العامة لكل من LoRaWAN و Sigfox.

على الصعيد العالمي ، يتوقع المحللون أنه سيكون هناك تقسيم بنسبة 50:50 في عمليات نشر شبكة LPWAN بين المتغيرات الخلوية (الطيف غير المرخص) والمتغيرات الخلوية (الطيف المرخص) - ستستمر المنافسة بين معايير الشبكة هذه لبعض الوقت في المستقبل. على وجه الخصوص ، بمجرد نشر 5G بالكامل ووجود وحدات راديو بتكلفة قابلة للتطبيق لإنترنت الأشياء ، ستحتوي بروتوكولات 5G أيضًا على عنصر إنترنت الأشياء للجانب الخلوي الذي سيؤدي إلى زيادة الحجم والكفاءة من حيث قدرته على توصيل ملايين من مجسات لكل كيلومتر مربع.

ما نوع الشبكة أو البروتوكول المطلوب استخدامه؟

كما هو الحال مع معظم المشاريع ، فإن تكلفة تسليم البيانات هي الشغل الشاغل الذي يجب معالجته. LoRaWAN و Sigfox الآن في مستوى النضج حيث تكون الأجهزة فعالة من حيث التكلفة. في البداية ، كانت تكلفة الاتصال الخلوي أعلى بكثير ، لكنها بدأت الآن في تحقيق فعالية التكلفة. ولكن فيما يتعلق بتكاليف الاستخدام ، بالنسبة لـ NB-IoT و LTE-M ، لا يزال المستخدمون يدفعون مقابل استخدام البيانات على الشبكة (الدفع بالبايت) ، بينما تستفيد LoRaWAN من مرفق الطيف المجاني وتستند الرسوم إلى الجهاز الترخيص ، وفي حالة Sigfox ، لكل رسالة.

على الرغم من وجود فرق واضح فيما يتعلق بنماذج التكلفة ، إلا أن اختيار الشبكة والبروتوكول ليس واضحًا. نظرًا لأن عمليات إطلاق إنترنت الأشياء أصبحت أكثر شيوعًا ، فهناك عناصر داخل بيئة LoRaWAN تخلق سببًا للقلق. مع مشاركة العديد من الأجهزة في طيف LoRaWAN ، يمكن أن يكون هناك تصادمات محتملة على الشبكة وفقدان الرسائل. من أجل ضمان وصول كل رسالة ، تم تعديل بروتوكول LoRaWAN والبرمجيات التي تتحكم في الشبكة بشكل أكبر للتخفيف من حدوث ذلك من خلال نشر الرسائل عبر قنوات متعددة ، ومراقبة عدادات الرسائل ، وغيرها من التقنيات.

يعد تحديد معلمات حالة الاستخدام وطبيعة النشر أمرًا مهمًا للغاية. إذا كانت هناك حاجة لإرسال رسالة تحتوي على بيانات القياس عن بُعد فقط عندما يكون هناك تغيير في الحالة ، فلن يؤدي ذلك بالضرورة إلى حدوث ازدحام في الشبكة على شبكة LoRaWAN. ومع ذلك ، قد تتطلب المراقبة المنتظمة لمدة 15 دقيقة من أجهزة استشعار متعددة في منطقة ما سعة بوابة إضافية لضمان نشر حمل رسائل المستشعر. ولكن إذا كانت حالة الاستخدام الخاصة بك تتطلب تسليم مضمون لحركة المرور خلال فترة زمنية محددة ، أو قد يلزم استخدام دفق مستمر من الرسائل ، مثل البروتوكولات الخلوية مثل NB-IoT و LTE-M.

استخدم حالات

هناك اعتبار آخر وهو البروتوكولات التي تستخدمها بعض القطاعات بالفعل لاكتساب قوة دفع. كان هناك استيعاب واهتمام هائلين بـ LoRaWAN بين الحكومات المحلية التي تعتبرها آلية يمكنهم استخدامها لتوسيع نطاق حالات الاستخدام المتعددة في وقت واحد.

في قطاع مراقبة المرافق ، يبدو أن NB-IoT هو البروتوكول الذي يكتسب الميزة. لا توجد بوابات مطلوبة لأن أبراج الإشارة هي نقطة التمكين ولها اختراق عميق تحت الأرض مع قوة إشارة جيدة للوصول إلى وجهتها. ولكن عندما يتعلق الأمر بمراقبة العناصر العميقة داخل المباني ، يمكن أن يكون LoRaWAN أكثر فعالية مقارنة بما يمكن أن يفعله NB-IoT من الخارج. يعد التبريد ومراقبة درجة الحرارة أحد الأمثلة على ذلك ويمكن لـ LoRaWAN توفير بروتوكول فعال في هذه الحالة ، وقياس درجة الحرارة العميقة داخل المبنى ، وصولاً إلى المسبار حيث تكون المراقبة المكثفة وجمع البيانات أمرًا بالغ الأهمية.

بالنسبة لحالة الاستخدام مثل قياس القراءات بشكل متقطع ، على أساس تنبيه أو مرة كل ساعة ، فأنت بحاجة إلى الحفاظ على طاقة البطارية حتى تدوم المستشعرات لفترة طويلة ومن المحتمل أن تقود نحو الطيف غير المرخص. في حين أنه ضمن سيناريو مراقبة الرعاية الصحية ، كما هو الحال في منزل شخص ما أو في سيارة إسعاف أثناء التنقل ، يجب إرسال القراءات على الفور ، لذلك ستحتاج إلى الاعتماد على الطيف المرخص ، مثل LTE-M.

الاتصال المختلط

حاليًا ، لا يوجد بروتوكول واحد مُحسَّن لكل حالة استخدام أو يمكنه تغطية حالة كاملة. يتمثل الحل في نشر نموذج هجين ، يمزج بين بروتوكولات الاتصال المختلفة معًا ، من الأطياف غير المرخصة والمرخصة ، لتحقيق إجمالي الحوزة وتغطية حالة الاستخدام. النهج المختلط مرن بطبيعته ، وفعال من حيث التكلفة ، وقابل للتطوير لأولئك الذين يتطلعون إلى جني فوائد إنترنت الأشياء على نطاق واسع ولكنهم غير متأكدين من كيفية ومكان المضي قدمًا.

طول العمر أمر بالغ الأهمية لنجاح نشر إنترنت الأشياء. لا توجد شركة تريد نسخ التكنولوجيا واستبدالها بعد عشر سنوات. من الواضح أن LoRaWAN على وجه الخصوص على مسار النمو الذي سيوفر هذا العمر الطويل. وسيصبح النضج النهائي لـ 5G أيضًا خيارًا آخر لمشاريع إنترنت الأشياء ، مع كفاءة أكبر بكثير من حيث القدرة على توصيل ملايين أجهزة الاستشعار. قد تكون شبكة 5G بعيدة المنال حتى الآن ، ولكن من المحتمل أن العديد من الأجهزة والشبكات سوف تستهلك في النهاية أجزاء منها بواسطة 5G.

مع وجود نموذج مختلط من البروتوكولات المختلفة التي تغطي كل حالة ، لجعلها فعالة ومبسطة ، من المهم استخدام منصة واحدة يمكنها تجميعها جميعًا واستلامها وقراءتها وتحليلها في مكان واحد. أصبحت NB-IoT و LoRaWAN و LTE-M و Sigfox بروتوكولات متوافقة مع معايير الصناعة يتم تلقي كل منها بتنسيق مختلف. ولكن يمكن تبسيطها في محور واحد يعترض حركة المرور ويحولها إلى بروتوكول يتطلبه التطبيق المستلم. من خلال العمل مع شريك يقدم جميع أنواع اتصال إنترنت الأشياء في حل مختلط ، يمكن طرح المشاريع بثقة أن كل بروتوكول قد تم النظر فيه ودعمه ، لزيادة الوظائف والتطبيق العملي والكفاءة من حيث التكلفة لمشروع إنترنت الأشياء بأكمله.