Използване на безжична ad hoc локална mesh мрежова технология с ниска мощност и клетъчен вход за подобряване на smart сензорни решения
Zoltán Kiss, Експорт Мениджър - ръководител R&D Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
Наградената E-IoT екосистема на Endrich предлага възможно решение за прехвърляне на данни от интелигентни сензори директно в облака с помощта на клетъчни технологии NB-IoT/ LTE-M. Това е доста перфектно решение като цяло за преобразуване на конвенционалните устройства в „Smart“, в случай на сравнително малък брой сензори в приложение. Интегрирането на NeoCortec’s безжичната ad hoc mesh мрежова технология с ниска мощност на NeoCortec към Endrich IoT Ecosystem предлага интелигентно сензорно решение за локална мрежа, което върви с високо мащабируем, дълъг експлоатационен живот, независим, управляван от батерии набор от възли.
Вместо директна комуникация от сензор към облак с няколко изхода към интернет, достатъчно е да имате безопасна за индустрията субгигахерцова локална мрежа с един вход. Това решение поддържа, между другото, предсказуема поддръжка, мониторинг на параметрите на околната среда и наблюдение на сигурността на индустриалното оборудване на много по-ниска цена, по-висока надеждност и повишава устойчивостта на сензорната мрежа в тежка среда.
Платформата E-IOT
Основното предизвикателство, пред което е изправена индустрията днес, е дигитализацията на конвенционалните процеси, увеличаване на устройствата, богата на функции електроника, базирана на микроконтролер, за събиране на показанията на сензори и препращане на данни към облачна база данни. По този начин е възможно да се преобразуват конвенционалните устройства в свързани (SMART) устройства, които отчитат своите оперативни параметри и параметрите на околната среда в облачна база данни, което прави възможно поддържането на оперативната безопасност.
Интелигентните функции поддържат предсказуема поддръжка, оптимизират потреблението на енергия и дистанционното наблюдение. Екосистемата на E-IOT помага за навлизането в тази индустрия, като предлага хардуерни и сервизни решения за преобразуване на конвенционални в интелигентни устройства. Редица показания на сензори трябва да бъдат организирани в централна база данни за бъдеща обработка, за да отговорим на очакванията на Индустрия 4.0. Нашата екосистема се справя с това предизвикателство. Нашият екип е разработил няколко хардуерни елемента, използващи различни сензори и технология за клетъчна комуникация (M2M/Narrow-Band IoT), за да доставят показанията на сензорите в облака.
Началото на веригата за обработка се състои от сензори, откриващи и измерващи различни физически параметри, които се обработват по целия път до съхранение на облачна база данни и визуално представяне на данни в края. Между тях има усъвършенстван вход, който събира показанията на сензора, обработва предварително тези данни и ги изпраща през комуникационен канал към базирана в облак услуга за база данни, където може да бъде показана след обработка или използвана за всякакви цели, подходящи за дадена задача. Но какво ще стане, ако използваната широкообхватна мрежа с ниска мощност не предлага правилното решение с концепцията си за директен сензор към облак? Какво става, ако времето за обслужване на батерията не е достатъчно поради честотата на изпращане на данни, изисквана от приложението?
E-IOT платформата, комбинирана с ad-hoc локална мрежа с ниска мощност
В този случай ние използваме mesh мрежово решение за ad-hoc локален сензор с ниска мощност, като предлаганото от NeoCortec с неговия Neo.Mesh. След това огромен брой интелигентни сензори могат да бъдат свързани с изключително ниска консумация на енергия в локална мрежа, където отворът на концентратора на данни се грижи за доставянето на данните до Cloud DB през клетъчната мрежа като LTE-M или NB-IoT. Нашият инженерен екип разработи модулна сензорна мрежова инфраструктура, предлагаща директен сензор към облак, комуникация от точка до точка или локална mesh мрежа от сензори с ниска мощност и комуникация от много точки към облак с помощта на LPLAN към LPWAN вход.
С помощта на пълната E-IoT екосистема, състояща се от гореспоменатите интелигентни сензорни мрежи, облачната база данни и системата за визуализация и обработка на данни, нашата компания може да предложи добро решение за превръщане на конвенционалните устройства в свързани, „SMART“ устройства за предсказуема поддръжка. Това решение в основата си с Neo.Mesh, Wireless Mesh Networking Protocol представлява промяна на парадигмата от традиционните мрежови архитектури. За разлика от конвенционалното решение с централен мрежов мениджър за контрол на комуникацията между възлите, този протокол използва автономни интелигентни възли като гръбнак. Тази функция дава възможност на всяка възлова точка да действа като независим обект, улеснявайки директната комуникация между възловите точки без необходимост от централен орган.
Резултатът е обединена мрежа, която просто работи, независимо колко голяма или сложна става. Тъй като повече възлови точки се присъединяват към мрежата, те безпроблемно се свързват с вече съществуващи, образувайки взаимосвързана мрежа от комуникация, която може да обхваща огромни разстояния. Тази адаптивност и скалируемост са особено ценни като разширение на E-IoT платформата, когато се прилага в област, която трябва да бъде покрита от стотици или хиляди сензори.
Една от най-впечатляващите характеристики на протокола е неговият патентован механизъм за маршрутизиране. Този механизъм гарантира, че данните се движат безпроблемно през мрежата, дори при препятствия по RF (радиочестотния) път или движението на възлови точки в мрежата. Традиционните мрежи често страдат от проблеми с производителността, когато възлите са блокирани или динамично променят своите позиции. Мрежовият протокол Neo.Mesh обаче елиминира подобни опасения, като гарантира надеждно предаване на данни по всяко време. На практика това означава, че производителността на мрежата остава незасегната от фактори на околната среда или динамични промени в самата мрежа.
Независимо дали възловите точки се добавят, премахват или преместват, мрежата остава стабилна и напълно функционална, осигурявайки непрекъсната свързаност за всички устройства и потребители. Способността на протокола да адресира слабите места в реалните мрежи е забележителна. Чрез просто добавяне на друга възлова точка, назначена с подходящия мрежов идентификатор, тя безпроблемно се интегрира със съществуващата мрежа, подсилвайки нейното покритие и производителност.
В основата на технологията Neo.Mesh стои стабилен протоколен набор от интегрирани функции за сигурност и надеждност. Ключов аспект на тази мярка за сигурност е криптирането на цялата безжична комуникация между възлови точки, използвайки AES128. Чрез използването на това криптиране, данните за полезния товар и мрежовата комуникация остават непроницаеми за наблюдение от всеки ненадежден субект. Системата е създадена за дълготрайна работа. Консумацията на енергия е изключително ниска, което позволява на батериите да издържат няколко години.
Мрежата Neo.Mesh следва синхронизиран във времето протокол, при който всяка възлова точка прекарва по-голямата част от времето си в спящо състояние. Този архитектурен подход осигурява силно предвидим модел на потребление на енергия за всяка възлова точка в мрежата. В резултат на това всички възлови точки консумират почти еднакво количество енергия, което позволява на всеки мрежов възел да работи ефективно в продължение на много години.
E-IoT със своето разширение за локална сензорна мрежа Neo-Mesh работи на честота под гигахерца, за да преодолее проблемите на други протоколи в сурови индустриални среди. Когато сравнявате работа в мрежа под GHz с WiFi и Bluetooth, използвайки същите антени и мощност на предаване, става очевидно, че мрежата под GHz предлага по-дълъг обхват. Причината за този разширен обхват се крие във факта, че по-ниските радиочестотни вълни не се абсорбират толкова лесно от физическата материя, колкото 2,4 GHz сигналите, използвани в WiFi и Bluetooth. Тези възможности на протокола Neo.Mesh го правят идеално решение за интелигентни сензори, инсталирани в големи индустриални комплекси, като фабрики, сгради, недвижими имоти и магазини.
Информация за контакт: www.endrich.com