O que é uma rede de sensores sem fio de baixa potência?

Os avanços na tecnologia tornaram mais fácil coletar dados em casa, em depósitos e nos andares de produção e em cidades. À medida que esses dados são coletados e interpretados, os tomadores de decisão podem agora fazer um uso significativo deles. Esses avanços estão criando o que é chamado de Internet das Coisas (IoT), Internet de Todas as Coisas (obrigado Cisco!) Ou, como costumava ser conhecida, comunicação Máquina a Máquina (M2M). Gestores, empresas e cidadãos da cidade são (e serão) os beneficiários das informações criadas a partir desses fluxos de dados. Mas, na grande maioria dos casos, as pessoas que queriam ter acesso a esses dados não conseguiram. Até o momento, as soluções existentes têm sido muito limitadas na cobertura de rede, consomem muita energia ou ambos. No entanto, esta situação está mudando rapidamente com a criação de redes de sensores sem fio de baixa potência. Agora, todos esses dados podem ser coletados e fornecidos às pessoas que deles precisam.

Para entender o que é uma rede de sensores sem fio de baixa potência e como ela funciona, reunimos este artigo. Ele responde às principais questões:de onde vêm todos esses dados e quanta energia é usada para obtê-los? Para começar, daremos um passo atrás e descreveremos o que é uma rede de sensores sem fio, então estamos todos na mesma página.

Redes de sensores sem fio (RSSF)

Uma rede de sensores sem fio (RSSF) é um grupo de dispositivos independentes e espacialmente distribuídos que coletam dados medindo as condições físicas ou ambientais. Algumas das condições que estão sendo medidas são:temperatura, pressão, umidade, posição, informações de uso, iluminação e som. Essas leituras, na forma de dados, são passadas pela rede, são agrupadas e organizadas e, em seguida, entregues ao usuário final. As RSSFs já são usadas para muitas aplicações, como monitoramento e controle de processos industriais, controles de sistemas elétricos e monitoramento de saúde humana.

Tradicionalmente, essas RSSFs tendem a precisar de muita energia para funcionar, mas diminuir as necessidades de energia do sistema aumenta a vida útil dos dispositivos sensores e cria espaço para aplicativos alimentados por bateria. Dispositivos alimentados por bateria permitem uma ampla variedade de casos de uso e abre oportunidades para aplicações de baixo ROI. É aqui que as redes de sensores sem fio de baixa potência entre.

Redes de sensores sem fio de baixa potência

A chave para alcançar uma vida útil mais longa para RSSF é projetar redes de sensores sem fio que minimizam o consumo de energia de sensores sem fio dispositivos , daí o nome "baixo consumo de energia". Para reduzir o consumo geral de energia, as redes de sensores sem fio de baixa potência controlam o tempo ativo ou "tempo de vigília" dos dispositivos (como um rádio ou microcontrolador) e limitam o consumo de corrente quando eles estão "dormindo". Essas redes conseguem isso variando os modos de configuração de energia dos dispositivos, como modos “sempre ligado”, “espera” ou “hibernação”.

Por exemplo, pense em um sensor de temperatura remoto básico que coleta dados por um longo período de tempo. No modo “ativo”, o dispositivo usa energia para fazer leituras de temperatura e manipular dados usando um algoritmo de filtragem de ruído sofisticado, mas o dispositivo não precisa fazer isso constantemente. Quando não está no modo ativo, o microcontrolador pode retornar ao modo de hibernação até que mais medições de amostra sejam feitas. Em seguida, em intervalos regulares, o Relógio e Calendário em Tempo Real (RTCC) sairá do modo de hibernação para ver se há outra tarefa a ser executada. Caso contrário, ele voltará a hibernar, conservando o uso de energia. Quando a quantidade de tempo que o microcontrolador passa em execução é gerenciada e controlada de forma inteligente, a quantidade total de consumo de energia é drasticamente reduzida.

Um caso de uso ideal para redes de sensores sem fio de baixa potência são os aplicativos de “cidade inteligente”. A tecnologia de rede de baixo consumo de energia é ideal para monitorar as condições de coisas como estacionamento, iluminação pública, controle de tráfego, sistemas de transporte municipal (ônibus), remoção de neve, coleta de lixo e segurança pública. Os dados são coletados desses dispositivos e, em seguida, interpretados em informações significativas em um formato que permite aos funcionários da cidade tomar decisões informadas sobre a alocação de recursos e a entrega de serviços. Em muitos casos, as respostas às mudanças nas condições podem ser feitas com antecedência e automatizadas, resultando em uma "cidade inteligente".

Quem está construindo RSSFs de baixo consumo de energia?

Existem várias empresas sem fio máquina a máquina (M2M) que estão construindo redes poderosas de sensores sem fio de baixa potência. Aqui estão alguns:

SIGFOX

Os modems SIGFOX Ready ™ operam com baixa potência de transmissão e sem sincronização de rede contínua, o que produz ganhos em eficiência energética juntamente com anos de funcionalidade. O consumo de energia típico de um modem SIGFOX Ready ™ varia de 20mA a 70mA e eles consomem quase nada quando inativos. No momento, o SIGFOX emprega uma rede apenas de uplink e está desenvolvendo um recurso bidirecional de próxima geração, mas sua tecnologia subjacente significa que o downlink não terá um link simétrico.

Tecnologia Linear

Outra empresa que está usando RSSF de baixa potência é a Dust Networks, parte da Linear Technology. Seus produtos SmartMesh IP e SmartMesh WirelessHART são projetados para ambientes industriais hostis que requerem baixo consumo de energia, confiabilidade e escalabilidade, e são adequados para aplicações industriais gerais.

OnRamp Wireless

OnRamp Wireless também está avançando com sua rede RPMA de baixa potência. Essa rede permite a comunicação para medição residencial e comercial e pode oferecer suporte a recursos de medição inteligente na mesma infraestrutura de rede que oferece suporte à automação da rede, ao mesmo tempo em que utiliza a eficiência energética.

Actilidade

Actility também tem seu pé na porta. O serviço M2M ponta a ponta da Actility, ThingPark Wireless, oferece uma rede bidirecional de baixa potência que permite cobertura em um intervalo de 2 a 5 km em áreas urbanas densas e até 15 km para aplicações rurais.

Laboratórios de links

A Link Labs está construindo suas redes de sensores sem fio de baixa potência. Com sensibilidade e consumo de energia líderes da classe, uma pilha de protocolo flexível e uplink e downlink simétricos, a rede de sensores sem fio de baixa potência da Link Labs é uma plataforma ideal para tudo, desde estacionamentos e medidores de água até postes de luz e rastreamento de ativos.

Conclusão

Uma rede de sensores sem fio de baixa potência é uma solução de custo mais baixo para transferir e coletar dados no espaço de IoT. Ao conservar e limitar a energia usada por dispositivos remotos, as redes sem fio de baixa energia abrem espaço para uma variedade de novas aplicações no ecossistema IoT. Ao compreender melhor os recursos de gerenciamento de energia em RSSF de baixo consumo, os engenheiros estão no caminho certo para o desenvolvimento de soluções sem fio ecológicas e com baixo consumo de energia. Ao ouvir nossos clientes e fornecer uma solução flexível por meio de seu protocolo de baixa potência de área ampla, Symphony Link, a Link Labs está liderando o desenvolvimento de redes de sensores sem fio de baixa potência.