Was ist ein drahtloses Sensornetzwerk mit geringem Stromverbrauch?

Fortschritte in der Technologie haben es einfacher gemacht, Daten zu Hause, in Lagerhäusern und Produktionshallen sowie in Städten zu sammeln. Da diese Daten gesammelt und interpretiert werden, können Entscheidungsträger sie nun sinnvoll nutzen. Diese Fortschritte schaffen das sogenannte Internet of Things (IoT), das Internet of Everything (danke Cisco!) oder, wie es früher genannt wurde, Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation. Stadtmanager, Unternehmen und Bürger sind (und werden) die Nutznießer der Informationen, die aus diesen Datenströmen generiert werden. Aber in den allermeisten Fällen konnten die Personen, die auf diese Daten zugreifen wollten, diese nicht erhalten. Bisherige Lösungen haben eine zu geringe Netzabdeckung, sind zu stromhungrig oder beides. Diese Situation ändert sich jedoch schnell mit der Schaffung von drahtlosen Sensornetzwerken mit geringem Stromverbrauch. Jetzt können all diese Daten gesammelt und an die Personen weitergegeben werden, die sie benötigen.

Um zu verstehen, was ein drahtloses Sensornetzwerk mit geringem Stromverbrauch ist und wie es funktioniert, haben wir diesen Artikel zusammengestellt. Es beantwortet die wichtigsten Fragen:Woher kommen all diese Daten und wie viel Energie wird dafür aufgewendet? Um zu beginnen, gehen wir einen Schritt zurück und beschreiben, was ein drahtloses Sensornetzwerk ist, damit wir alle auf derselben Seite sind.

Drahtlose Sensornetzwerke (WSN)

Ein drahtloses Sensornetzwerk (WSN) ist eine Gruppe von räumlich verteilten, unabhängigen Geräten, die Daten sammeln, indem sie physikalische oder Umgebungsbedingungen messen. Einige der gemessenen Bedingungen sind:Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Position, Nutzungsinformationen, Beleuchtung und Ton. Diese Messwerte werden in Form von Daten durch das Netzwerk geleitet, gesammelt und organisiert und dann an den Endbenutzer geliefert. WSNs werden bereits für viele Anwendungen wie die Überwachung und Steuerung von Industrieprozessen, die Steuerung von Elektrizitätssystemen und die Überwachung der menschlichen Gesundheit verwendet.

Traditionell benötigen diese WSNs viel Strom, um zu funktionieren, aber eine Verringerung des Strombedarfs des Systems erhöht die Lebensdauer der Sensorgeräte und schafft Platz für batteriebetriebene Anwendungen. Batteriebetriebene Geräte ermöglichen vielfältige Anwendungsfälle und eröffnen Möglichkeiten für Anwendungen mit geringerem ROI. Hier werden drahtlose Sensornetzwerke mit geringem Stromverbrauch komm rein.

Drahtlose Sensornetzwerke mit geringem Stromverbrauch

Der Schlüssel zu einer längeren Lebensdauer von WSN liegt in der Entwicklung von drahtlosen Sensornetzwerken die den Stromverbrauch von drahtlosen Sensor-Geräten minimieren , daher der Name "Low Power". Um den Gesamtstromverbrauch zu senken, steuern drahtlose Sensornetzwerke mit geringem Stromverbrauch die aktive Zeit oder „Wachzeit“ der Geräte (wie eines Funkgeräts oder Mikrocontrollers) und begrenzen die Stromaufnahme, wenn sie „schlafen“. Diese Netzwerke erreichen dies, indem sie die Energieeinstellungsmodi der Geräte variieren, z. B. „Immer an“, „Standby“ oder „Ruhezustand“.

Denken Sie beispielsweise an einen einfachen Temperatur-Fernsensor, der über einen langen Zeitraum Daten sammelt. Im „aktiven“ Modus verwendet das Gerät Strom, um Temperaturmessungen zu erfassen und Daten mithilfe eines ausgeklügelten Rauschfilterungsalgorithmus zu manipulieren, aber das muss das Gerät nicht ständig tun. Wenn er sich nicht im aktiven Modus befindet, kann der Mikrocontroller in den Schlafmodus zurückkehren, bis weitere Probenmessungen durchgeführt werden. Dann wacht die Echtzeituhr und der Kalender (RTCC) in regelmäßigen Abständen aus dem Ruhemodus auf, um zu sehen, ob eine andere Aufgabe ausgeführt werden muss. Wenn nicht, wird es wieder in den Ruhezustand versetzt, um den Stromverbrauch zu sparen. Wenn die Betriebszeit des Mikrocontrollers intelligent verwaltet und gesteuert wird, wird der Gesamtstromverbrauch drastisch reduziert.

Ein idealer Anwendungsfall für drahtlose Sensornetzwerke mit geringem Stromverbrauch sind „Smart City“-Anwendungen. Die Low-Power-Netzwerktechnologie ist optimal für die Überwachung des Zustands von Dingen wie Parkplätzen, Straßenlaternen, Verkehrssteuerung, kommunalen Verkehrssystemen (Bussen), Schneeräumung, Müllabfuhr und öffentlicher Sicherheit. Daten werden von diesen Geräten gesammelt und dann in aussagekräftige Informationen in einem Format interpretiert, das es den städtischen Mitarbeitern ermöglicht, fundierte Entscheidungen über die Zuweisung von Ressourcen und die Bereitstellung von Dienstleistungen zu treffen. In vielen Fällen kann frühzeitig auf sich ändernde Bedingungen reagiert und automatisiert werden, was zu einer „intelligenten Stadt“ führt.

Wer erstellt WSNs mit geringem Stromverbrauch?

Es gibt mehrere drahtlose Machine-to-Machine (M2M)-Unternehmen, die leistungsstarke drahtlose Sensornetzwerke mit geringem Stromverbrauch aufbauen. Hier sind ein paar:

SIGFOX

SIGFOX Ready™ Modems arbeiten mit geringer Sendeleistung und ohne kontinuierliche Netzwerksynchronisation, was neben jahrelanger Funktionalität auch Vorteile in der Energieeffizienz mit sich bringt. Der typische Stromverbrauch eines SIGFOX Ready™-Modems variiert von 20 mA bis 70 mA und es verbrauchen praktisch nichts, wenn es inaktiv ist. Derzeit verwendet SIGFOX ein reines Uplink-Netzwerk und entwickelt eine bidirektionale Funktion der nächsten Generation, aber die zugrunde liegende Technologie bedeutet, dass der Downlink keine symmetrische Verbindung hat.

Lineare Technologie

Ein weiteres Unternehmen, das WSN mit geringem Stromverbrauch verwendet, ist Dust Networks, ein Teil von Linear Technology. Ihre SmartMesh IP- und SmartMesh WirelessHART-Produkte wurden für raue Industrieumgebungen entwickelt, die geringen Stromverbrauch, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit erfordern, und eignen sich gut für allgemeine industrielle Anwendungen.

OnRamp Wireless

OnRamp Wireless macht auch Fortschritte mit seinem RPMA-Netzwerk mit geringem Stromverbrauch. Dieses Netzwerk ermöglicht die Kommunikation sowohl für private als auch für gewerbliche Messungen und kann Smart-Metering-Funktionen in derselben Netzwerkinfrastruktur unterstützen, die die Netzautomatisierung unterstützt, während gleichzeitig die Energieeffizienz genutzt wird.

Aktivität

Auch Actility hat seinen Fuß in der Tür. Der End-to-End-M2M-Dienst von Actility, ThingPark Wireless, bietet ein bidirektionales Netzwerk mit geringem Stromverbrauch, das eine Reichweite von 2-5 km in dicht besiedelten Stadtgebieten und bis zu 15 km für ländliche Anwendungen ermöglicht.

Link-Labs

Link Labs baut seine drahtlosen Sensornetzwerke mit geringem Stromverbrauch auf. Mit branchenführender Empfindlichkeit und Leistungsaufnahme, einem flexiblen Protokollstapel und symmetrischem Uplink und Downlink ist das stromsparende drahtlose Sensornetzwerk von Link Labs eine ideale Plattform für alles, von Park- und Wasserzählern bis hin zu Straßenlaternen und Asset-Tracking.

Schlussfolgerung

Ein drahtloses Sensornetzwerk mit geringem Stromverbrauch ist eine kostengünstigere Lösung zum Übertragen und Sammeln von Daten im IoT-Bereich. Durch die Einsparung und Begrenzung des Stromverbrauchs von Remote-Geräten eröffnen drahtlose Netzwerke mit geringem Stromverbrauch Raum für eine Vielzahl neuer Anwendungen im IoT-Ökosystem. Durch ein besseres Verständnis der Energieverwaltungsfunktionen von WSN mit geringem Stromverbrauch sind Ingenieure auf dem besten Weg, umweltfreundliche, energieeffiziente drahtlose Lösungen zu entwickeln. Indem wir unseren Kunden zuhören und eine flexible Lösung über sein Wide Area Low Power Protocol, Symphony Link, anbieten, ist Link Labs führend bei der Entwicklung von drahtlosen Sensornetzwerken mit geringem Stromverbrauch.