اینترنت اشیا به ارتباطات و اتصالات مطمئن نیازمند است تا شبکه ها را شکل دهد و به اشتراک گذاری داده ها امکان پذیر شود. به علت بهره وری های متفاوت، کاربردهای متنوع و نیازمندی های گوناگون، تکنولوژی های اتصالاتی مختلفی هم وجود دارد که اپراتورها، توسعه دهندگان و کاربران می توانند از بین آنها گزینه مورد نظر را برگزینند. درک و فهم ویژگی های متفاوت میان گزینه های اصلی تکنولوژی های اتصالاتی ضروری است. این مقاله سعی می کند تکنولوژی های بیسیم مهم و اختصاصی آیوتی را با جزییات تشریح کند.

تکنولوژی های اتصالاتی کلیدی

تکنولوژی های اتصالاتی آیوتی به طور کلی به ۲ گروه تقسیم بندی می شوند : شبکه های مبتنی بر سلولار و شبکه های بدون لایسنس LPWAN  ( شبکه گسترده کم توان). تکنولوژی های سلولار آیوتی در محدوده و طیف لایسنس شده کار می کنند که به واسطه زیرساخت های استاندارد و استوار قابلیت اطمینان را به نحو مناسبی ارائه می دهند. این تکنولوژی ها به طور کلی از نرخ داده بیشتری پشتیبانی می کنند، طول عمر باتری کمتری دارند و به سخت افزار گران تری نیازمندند ( هرچند این هزینه به سرعت رو به کاهش است). در نتیجه، راه حل های آیوتی مبتنی بر اتصالات سلولار معمولا توسط اپراتورهای بزرگ عرضه می شوند که به طیف قانونی فرکانسی و همچنین طراحی های سخت افزاری مورد نیاز دسترسی دارند.

بدست آوردن طیف لایسنس شده گران است. ولی چه گزینه های دیگری در دسترس هستند؟ شایان ذکر است که تکنولوژی های LPWAN متعددی هم وجود دارند که در طیف فرکانسی لایسنس نشده عمل می کنند ( برای کلیه کاربران آزاد است) که بهره گیری از آنها توسط کاربران نهایی به نسبت آسان است. این تکنولوژی ها، سخت افزارهای ارزانتری دارند و اجازه شخصی سازی و اعمال تنظیمات گوناگون را به کاربران می دهند.

آیوتی سلولار

دو نوع اصلی اتصال سلولار آیوتی شامل NB-IoT و Cat-M1 است. هر دو این تکنولوژی ها از استانداردهای سلولار مشتق گرفته اند. البته یک وجه تمایز کلیدی میان این ۲ تکنولوژی، پهنای باند بسیار کم تر NB-IoT ( در حدود ۱۰ برابر) و در نتیجه قدرت انتقال کمتر (TX) نسبت به Cat-M1 است.

هر دو تکنولوژی مذکور محدوده پوشش دهی بسیار وسیعی را پشتیبانی می کنند. تکنولوژی NB-IoT به صورت تئوری توانایی پوشش دهی و برد ۱۰۰ کیلومتری را دارد. استفاده از استانداردهای سلولار جهانی به مفهوم آن است که سخت افزارهای آن راحت تر بدست می آیند، عمر عملیاتی دستگاه ها بیشتر خواهند بود و به واسطه اپراتورهای شبکه، قابلیت اطمینان به نسبت LPWAN های لایسنس نشده گارانتی می شود.

برای بخش عمده ای از کاربردهای آیوتی، NB-IoT بر Cat-M1 ارجحیت دارد. نرخ داده بالاتری که Cat1-M1 از آن بهره می برد ممکن است غیر ضروری باشد و هزینه های بالاتری را تحمیل کند. با این وجود، Cat-M1 از قابلیت تحرک پشتیبانی می کند، که بدین مفهوم است که برای شبکه های بزرگ با گره های پویا مناسب تر است. از جمله این شبکه ها، حمل و نقل و سناریو های هدایت و کنترل ترافیک است. تکنولوژی Cat-M1 همچنین امکان انتقال داده صوتی را فراهم می کند که یک مزیت مهم برای برنامه های کاربردیست که به پاسخ دهی بلادرنگ و سریع نیازمندند.

سخت افزارهای آیوتی سلولار ( برای مثال ماژولی که با استفاده از آن یک دستگاه به شبکه وسیع تری متصل شود) می تواند در مقایسه با سخت افزارهای LPWAN گران تر باشد ( حدود ۱۰ دلار در برابر ۲ دلار) هرچند، این هزینه با همراهی بازار با آن، به سرعت در حال کاهش است. علاوه بر این، از آنجایی که می توان از آنها در زیرساخت های فعلی سلولار بهره برد، پوشش دهی فعلی موبایل به کاربردهای آیوتی اجازه می دهد تا به سرعت وارد بازار شوند و محتاج راه اندازی و بکارگیری نقاط دسترسی اختصاصی نباشند.

LPWAN های لایسنس نشده

تکنولوژی های LPWAN لایسنس نشده به صورت اختصاصی و دقیق تر برای شبکه های سفارشی شده آیوتی طراحی شده اند که در آنها تاکید بر نرخ داده پایین، مصرف باتری طولانی مدت و پوشش دهی طولانی ارسال یا پوشش دهی وسیع دارند.  آنها مشابه Wi-Fi ولی در مقیاس بزرگتری هستند. کاربران نهایی نسبتا LPWAN ها را راحت تر راه اندازی و و بکار می گیرند.

۲ تکنولوژی مهم LPWAN لایسنس نشده LoRa و SigFox هستند. هر دوی آنها توسط کمپانی های فرانسوی ارائه شدند و به صورت انحصاری برای ارتباطات با برد بلند، نرخ داده ای پایین و طول عمر بالای باتری دستگاه ها طراحی شده اند. محدوده پوشش دهی آنها می تواند تا ۱۰ کیلومتر یا حتی بیشتر باشد. در مقایسه با رقبای سلولار، هزینه های اتصالاتی برای دستگاه های پشتیبانی کننده از آنها ارزان تر خواهد بود ( در حدود ۲ دلار برای هر دستگاه یا حتی کمتر) که موجب شده این تکنولوژی ها در کاربردهای محلی یا مقیاس کوچک جذابیت قابل توجهی داشته باشند.

چه نتیجه ای می توان گرفت؟

در حال حاضر یک تکنولوژی رایج اتصالاتی آیوتی وجود ندارد که پاسخگوی تمامی نیازهای متنوع بخش های مختلف حوزه های کاری باشد. در عوض، آنچکه امروزه مرسوم است کارکرد مجموعه ای از تکنولوژی های اتصالاتی با یکدیگر است تا یک شبکه آیوتی شکل بگیرد. استفاده از آیوتی در صنایع مختلف، که هر یک از آنها نیازمندی های گوناگونی از نظر طول عمر باتری، وسعت پوشش دهی، ساختار داده ای و هزینه دارند به صورت طبیعی به آن مفهوم است که تکنولوژی های اتصالاتی آیوتی هریک برای گروهی از صنایع مناسب تر و کارکرد بهتری دارد.

گزینه های اتصالاتی دیگر چیست؟

گزینه های اتصالاتی دیگری هم برای دستگاه ها وجود دارند که برخی از آنها به بلوغ کامل رسیده اند و در کاربردهای فعلی مورد استفاده قرار می گیرند. مواردی نظیر Wi-Fi، Bluetooth، NFC، Zigbee و ماهواره ها، تکنولوژی های رایج ارتباطات بیسیم محسوب می شوند که جهت اتصال اشیا پر استفاده مانند سیستم سرگرمی خانگی، تجهیزات پزشکی، تلفن های همراه هوشمند و سیستم های نظارتی فروشگاهی استفاده می شوند. این تکنولوژی ها از ابزارهای متفاوتی برای حل مشکلات مشخص در یک شبکه هیبرید استفاده می کنند.