Что такое спутниковый Интернет вещей? Как это работает, Преимущества и приложения

Покрытие редко является проблемой, когда устройство IoT находится внутри города.. Переместите то же устройство на рыболовное судно., удаленный конвейер, изолированная ферма, или часть оборудования вдали от мобильной вышки, и подключение может стать самой сложной частью проекта.

Вот где спутниковый Интернет вещей становится полезным.

Спутниковая связь дает устройствам Интернета вещей еще один способ отправлять данные, когда наземные сети не могут обеспечить надежное покрытие.. В некоторых системах, устройство разговаривает напрямую со спутником. В других, спутник используется в качестве транзитного канала для локального шлюза. Третий подход сочетает в себе сотовую и спутниковую связь, поэтому актив может переключаться между ними при изменении своего местоположения..

Это не означает, что каждый удаленный проект Интернета вещей должен использовать спутник.. Размер сообщения, частота отчетности, срок службы батареи, размещение антенны, стоимость услуги, и покрытие все влияет на окончательный выбор.

Понимание этих компромиссов является ключом к эффективному использованию спутникового Интернета вещей..

Что такое спутниковый Интернет вещей?

Спутниковый Интернет вещей относится к системам Интернета вещей, которые используют спутниковую связь для частичного или полного соединения между полевыми устройствами и бизнес-приложениями..

Основная цель проста. Он расширяет возможности подключенного зондирования и видимости активов за пределы мест, обслуживаемых вышками сотовой связи., Wi-Fi, проводные сети, или другая наземная инфраструктура.

Устройство, подключенное к спутнику, может сообщить:

• Местоположение по GPS
• Уровень бака или воды
• Температура и влажность
• Давление
• Статус оборудования
• Почва или условия окружающей среды
• Тревожные события

Большинству спутниковых приложений Интернета вещей не требуется перемещать большие файлы.. Они часто зависят от коротких, полезные сообщения, отправляемые через запланированные промежутки времени.

Это одна из причин спутниковая связь очень хорошо подходит для удаленного мониторинга. Бизнесу может не потребоваться постоянный поток данных. Возможно, ему нужно только знать, что актив все еще работает., где это, или значение превысило предел.

Различия между спутниковым Интернетом вещей и традиционным Интернетом вещей

Спутниковый и наземный Интернет вещей не следует рассматривать как конкурирующие ответы на один и тот же вопрос..

Сотовый Интернет вещей часто является практическим выбором, когда активы остаются в пределах надежного покрытия мобильной связи.. Спутник становится более привлекательным, когда эти активы работают в море, по отдаленной земле, или через районы, где сотовая связь нестабильна. Приведенное ниже сравнение отражает основные факторы развертывания, указанные в кратком описании проекта..

Важным моментом является то, что более широкий охват требует компромиссов в дизайне.. Спутниковая связь может решить проблему покрытия, одновременно создавая новые вопросы об электроэнергии., положение антенны, время передачи, и стоимость данных.

Как работает спутниковое подключение к Интернету вещей?

Типичный путь передачи данных спутникового Интернета вещей выглядит так:

Датчик → модуль связи → антенна → спутниковая сеть → наземная инфраструктура → облачная платформа → приложение

Подробности зависят от системы..

Выносной датчик уровня, например, может проснуться в запланированное время, собрать чтение, и подготовьте небольшое сообщение. Его коммуникационный модуль отправляет это сообщение через спутниковую сеть.. Затем данные попадают в облачный сервис., где он может появиться на информационной панели или вызвать оповещение.

Если устройство не может отправить сообщение немедленно, хорошо спроектированная система может сохранить его и повторить попытку позже..

Это важно, поскольку спутниковая связь зависит не только от местоположения устройства.. Ориентация антенны, окружающие структуры, местность, доступность спутника, и дизайн сети могут повлиять на связь.

Три способа добавить спутниковую связь

Спутник может войти в Архитектура Интернета вещей более чем в одном месте.

Прямо на спутник

Само устройство включает в себя радио и антенну, необходимые для связи со спутниковой сетью..

Этот подход привлекателен, когда отдельные активы разбросаны по большим удаленным территориям и не могут зависеть от близлежащей инфраструктуры..

Спутниковая транспортная связь

Локальные датчики сначала подключаются к ближайшему шлюзу. Затем шлюз отправляет свои данные через спутниковую связь..

Это может быть практичная архитектура для удаленного объекта с множеством локальных датчиков., например энергетическая установка, сельскохозяйственный участок, или изолированное учреждение.

Гибридная сотовая и спутниковая связь

Устройство использует сотовую связь, когда она доступна, и спутниковую, когда наземное покрытие потеряно..

Руководство GSMA определяет гибридную сотовую и неземную связь как важную модель для расширения услуг Интернета вещей за пределы наземных сетей..

Этот подход может иметь особый смысл для транспортных средств., контейнеры, и мобильное оборудование, которое проводит большую часть времени в зоне покрытия сотовой связи, но иногда попадает в слепые зоны.

Ключевые технологии спутникового Интернета вещей

Спутниковый IoT не привязан к одному стандарту беспроводной связи. Несколько технологий могут поддерживать разные типы подключенных устройств..

Прямо на спутник LoRaWAN

ЛоРаВАН был разработан для приложений Интернета вещей, которым требуется связь на большом расстоянии с низким энергопотреблением.. Обычно это связано с небольшими сообщениями датчиков, а не с трафиком с высокой пропускной способностью..

Спутниковые сети могут расширить эту модель, разместив на спутниках возможности шлюза LoRaWAN.. Альянс LoRa отмечает, что спутниковые шлюзы LEO могут обмениваться данными с подходящими датчиками LoRaWAN на больших расстояниях прямой видимости..

Для таких приложений, как зондирование окружающей среды или удаленное сельское хозяйство., эта модель может быть привлекательной, поскольку ценность часто достигается за счет небольших измерений, а не больших потоков данных..

NB-IoT через NTN

NB-IoT также выходит за рамки наземных сетей..

3Релиз GPP 17 представила стандартизированную поддержку NB-IoT и eMTC по внеземным сетям.. Эта работа помогает внедрить спутниковую связь в более широкую экосистему сотового Интернета вещей..

Для дизайнеров решений, NTN, основанная на стандартах, может облегчить рассмотрение сотовой и спутниковой связи как частей одной стратегии подключения, а не как двух совершенно отдельных систем..

Модули и антенны по-прежнему имеют значение

Модуль, поддерживающий спутниковую связь, не гарантирует успешного развертывания..

При проектировании оборудования также необходимо учитывать размещение антенны., источник питания, материалы корпуса, угол установки, планирование сообщений, повторные попытки, и локальное хранилище данных.

Это особенно важно для продуктов с батарейным питанием.. Радиопередача обычно является одной из наиболее энергоемких операций в датчике., поэтому стратегия отчетности может иметь прямое влияние на срок эксплуатации.

Где спутниковый Интернет вещей приносит наибольшую пользу?

Самые сильные приложения, как правило, имеют одну общую функцию.: актив имеет значение, но нельзя предполагать наземное покрытие.

Правильная стратегия подключения зависит главным образом от покрытия, частота отчетности, объем данных, и как актив перемещается между сетевыми средами.

Мониторинг морского транспорта и судов

Однажды судно отходит от берега, наземное мобильное покрытие становится менее надежным.

Спутниковый Интернет вещей может определять местоположение судна, статус оборудования, экологическое зондирование, и избранные оперативные сообщения, не полагаясь на ближайшую вышку сотовой связи.

Сельское хозяйство и экологический мониторинг

Поля, леса, реки, резервуары, и метеостанции могут находиться далеко от инфраструктуры связи.

Датчики, подключенные к спутнику, могут позволить собирать выбранные полевые данные без построения наземной сети по всей территории..

Энергетика и коммунальные услуги

Трубопроводы, колодцы, подстанции, активы возобновляемой энергетики, и инженерная инфраструктура часто разбросаны по большим территориям.

В этих приложениях, небольшого сообщения о состоянии может быть достаточно, чтобы показать, что актив работает нормально или что необходима проверка на месте.

Логистика и отслеживание активов

Контейнеры, транспортные средства, трейлеры, и промышленное оборудование редко остаются в одном сетевом окружении.

Актив может переехать из города на сельскую дорогу, затем в порт или морской маршрут. Гибридное подключение может помочь уменьшить разрывы в видимости между этими местоположениями..

Каковы основные преимущества спутникового Интернета вещей?

Первое преимущество очевидно: покрытие за пределами наземных сетей.

После этого появятся более полезные бизнес-преимущества..

Спутниковый Интернет вещей может дать оперативным группам лучший обзор удаленных активов. Это может уменьшить зависимость от ручных проверок.. Это может помочь раньше обнаружить аномальные состояния.. Он также может сохранять выбранные данные в движении, когда исчезает покрытие сотовой связи..

Спутник также может поддерживать второй канал связи в гибридной системе.. GSMA описывает NTN как дополнение к наземной мобильной инфраструктуре, особенно для отдаленных и недостаточно обслуживаемых районов.

это слово, дополнять, важно.

Для многих развертываний Интернета вещей, цель не в том, чтобы заменить сотовую связь. Цель состоит в том, чтобы устранить «слепые зоны», которые не может покрыть только сотовая связь..

Спутниковый Интернет вещей против сотового Интернета вещей: Что вам следует выбрать?

Хорошее решение о подключении начинается с актива, не логотип сети.

Схема представляет собой полезную модель принятия решений, основанную на охвате., потребности в отчетности, и движение активов.

Прежде чем перейти к спутниковой связи, ответь на шесть вопросов:

1. Где на самом деле будет работать устройство? Проверьте покрытие услуг для реальной территории развертывания.

2. Сколько данных он должен отправить? Обновление местоположения и изображение имеют совершенно разные требования..

3. Как часто он должен сообщать? Отчеты каждые несколько минут могут изменить как энергопотребление, так и стоимость обслуживания..

4. Как будет питаться устройство? Активам с батарейным питанием необходим реалистичный энергетический бюджет.

5. Где будет установлена ​​антенна? Корпуса, металл, здания, местность, и видимость неба может повлиять на производительность.

6. Что происходит, когда передача не удалась? Решите, должно ли устройство повторять попытку, сохранить сообщение, или дождитесь следующего окна отчетности.

Эти вопросы обычно раскрывают больше, чем просто карту покрытия..

Заключение

Изменения в спутниковой связи, где может работать Интернет вещей, но это не устраняет необходимости тщательного проектирования системы..

Дистанционному датчику по-прежнему требуется правильный интервал передачи отчетов.. Антенне по-прежнему требуется подходящее место для установки.. Устройству по-прежнему требуется достаточно энергии. Приложению по-прежнему нужен план на случай задержки или отсутствия сообщений..

Вот почему спутниковый Интернет вещей работает лучше всего, когда проект начинается с простого вопроса.:

Какую информацию должен отправлять этот актив, если наземная связь недоступна??

Если ответ небольшой, ценная часть оперативных данных, спутник может подойти очень хорошо.

Если объект уже имеет надежную сотовую связь и часто отправляет данные или данные с большой пропускной способностью., наземная связь может оставаться лучшим выбором.

И когда актив перемещается между обоими мирами, гибридный подход часто может обеспечить наиболее практичный баланс.

Спутниковый Интернет вещей не подразумевает подключение каждого подключенного устройства к спутниковой сети.. Речь идет о том, чтобы нужные активы были видимыми, когда обычные сети перестают их получать..