انتقل إلى المحتوى
تسجيل الدخولابدأ الآن

ما تعنيه الشبكات واسعة النطاق منخفضة القدرة فعلا، ومتى يحتاجها أصلك

بقلم سعيد باعطية · تاريخ النشر:

الجواب المختصر

تعني LPWA قدرة منخفضة ونطاقا واسعا: فئة راديو تضحي بمعدل البيانات عن قصد لتكسب المدى وعمر البطارية. وفئة Cat NB1 تبلغ ذروتها عند ‎26‎ كيلوبت في الثانية هبوطا، فتناسب عدادا أو حساس خزان يرسل قراءات صغيرة، وهي الخيار الخاطئ لأي شيء يحمل صورا أو فيديو أو حزم برمجيات ثابتة.

أهم النقاط

  • LPWA مقايضة لا ترقية: فالمدى والبطارية يشتريان بالتضحية بمعدل النقل.
  • وكل من LTE-M وNB-IoT حددت في الإصدار ‎13‎ من 3GPP، فالفئة خلوية مرخصة لا راديو خاص.
  • وفئة Cat NB1 تبلغ ذروتها عند ‎26‎ كيلوبت في الثانية هبوطا و‎66‎ صعودا، يكفي لقراءة لا لصورة.
  • وNB-IoT تشغل ‎180‎ كيلوهرتز، أي كتلة موارد LTE واحدة؛ ورقم ‎200‎ كيلوهرتز المقتبس في كل مكان هو شبكة حمل GSM.
  • وأجهزة التتبع التي نعرضها من فئة Cat 1 وGSM/3G لا LPWA، فالجهاز الشره للنطاق ينتمي إلى الخلوي القياسي.

01الأحرف الأربعة، وما يشتريه كل حرف

تعني LPWA قدرة منخفضة ونطاقا واسعا، ويقرأ التعبير أفضل ما يقرأ كأمر شراء لا كوصف. فكلمتان منه تسميان ما تشتريه: قدرة منخفضة، أي جهاز يعمل سنوات على خلية بدل أشهر، ونطاق واسع، أي إشارة تنجو من قبو أو خزانة فولاذية أو مسافة لا يتحملها هاتف عادي. وما يخفيه التعبير هو العملة. فأنت تدفع من معدل النقل. فالراديو الذي يصل أبعد وينام أطول يفعل ذلك بإرسال أقل، وأبطأ، في قنوات أضيق، وبتحمل تأخيرات لا يقبلها اتصال هاتفي أبدا. فالسؤال المفيد ليس هل LPWA أفضل. بل هل الشيء الذي تصله ينتج قراءات صغيرة على جدول، أم حزما كبيرة عند الطلب، فالفئة ممتازة في الأول وغير مناسبة فعلا للثاني.

02إنها خلوي مرخص لا راديو خاص

قراءة خاطئة شائعة تعامل LPWA كشيء خارج عالم الجوال، تقنية منفصلة تشترى من متخصص. وللعضوين المهمين لمشتري صناعي، هذا خطأ. فأدلة النشر لدى GSMA تسجل أن كلا من LTE-M وNB-IoT حددت في الإصدار ‎13‎ من 3GPP واستمرت في الإصدارين ‎14‎ و‎15‎، ما يعني أنهما خلويان على مسار المعايير يعملان في طيف مرخص على أبراج الشبكة نفسها. والنتائج العملية كبيرة. فأنت تشتري اشتراكا من مشغل جوال لا بوابة. والتغطية هي تغطية المشغل، ممتدة بخصائص لا ببنيتك التحتية. والأهم أن المشغل يقرر أيا من التقنيتين أطلق، فالتقنية التي تحددها تضيق قائمة الحاملين الذين يستطيعون خدمتك قبل طلب أول شريحة.

03الأرقام التي تحدد السقف

عرضا قناة يحكيان معظم القصة. فدليل GSMA ل LTE-M يضع جهاز Cat-M1 عند ‎1.4‎ ميجاهرتز من عرض النطاق بذروة ‎1‎ ميجابت في الثانية في كل اتجاه، وهي شريحة ضيقة من حامل LTE لكنها أنبوب صالح للاستخدام. وNB-IoT أضيق بكثير: فعرض نطاقها المشغول ‎180‎ كيلوهرتز، أي كتلة موارد LTE فيزيائية واحدة بالضبط. ويجدر ذكر ذلك الرقم بعناية، لأن الرقم المقتبس في كل مكان تقريبا هو ‎200‎ كيلوهرتز، وهو شبكة حمل GSM التي تستطيع NB-IoT استبدالها، لا عرض النطاق الذي تشغله فعلا. وعند طرف الجهاز، معدلات الذروة المنشورة لفئة Cat NB1 هي ‎26‎ كيلوبت في الثانية هبوطا و‎66‎ صعودا في النغمة المتعددة نصف الازدواج. وذلك هو السقف. وأي متطلب فوقه ليس مشكلة ضبط؛ بل فئة راديو مختلفة.

04كيف يشترى المدى فعلا

يعبر عن المدى في هذه الأنظمة بخسارة الاقتران القصوى، أي كم إشارة تستطيع الوصلة أن تخسر وتظل عاملة. فتنشر Qualcomm أن NB-IoT عند ‎164‎ ديسيبل وeMTC فوق ‎155.7‎ ديسيبل، بفجوة نحو ثمانية ديسيبل، بينما يذكر تحليل من Ericsson أن كلتيهما تستطيعان العمل عند ‎164‎ ديسيبل، مطابقة متطلب تغطية الجيل الخامس. وتلك الأرقام ليست مجانية. فالآلية خلفها هي التكرار: إرسال الرسالة نفسها مرة بعد مرة حتى يستطيع المستقبل تجميعها من الضجيج. ويحد دليل LTE-M ذلك عند ‎32‎ تكرارا في الوضع A و‎2,048‎ في الوضع B. اقرأ ذلك كسطر كلفة. فكل تكرار يستهلك وقت بث كان يمكن للخلية أن تمنحه لغيرك، وبطارية لن يستعيدها الجهاز، فالجهاز الجالس في عمق حفرة تغطية يدفع ثمن مداه مرتين.

05الأصول التي تناسب فعلا

شكل حمل العمل الجيد ل LPWA سهل التعرف: قراءة صغيرة، تنتج على جدول متوقع، من شيء لا يمكن تغذيته أو زيارته بسهولة. فحساس مستوى خزان في مستودع نائ يناسب. وعداد خدمة في قبو يناسب، لأن ميزانية خسارة الاقتران هي بالضبط ما يخرج إشارة منه. ومقياس ضغط على أنبوب، أو علم حالة على مولد ثابت، أو مجس حرارة في مخزن بارد، كلها تنتج حفنة بايتات وتريد عقدا من البطارية. وما تتشاركه هو أن أحدا لا يحتاج القراءة في الثانية القادمة، وأحدا لن يطلب من الجهاز صورة أبدا. وذلك الصبر هو السبب الكامل لقدرة الراديو على النوم، والنوم هو من حيث تأتي أرقام البطارية متعددة السنوات.

06حيث تكون LPWA الجواب الخاطئ

اعكس كل خاصية أعلاه ولديك قائمة الاستثناء. فأي شيء يحمل صورة أو بثا مصورا خارج بمرتبتي مقدار لا بهامش. وأي شيء يحتاج أن يصل أمر فورا خارج أيضا: فزمن الاستجابة المبلغ عنه ل NB-IoT يمتد من ‎1.6‎ إلى ‎10‎ ثوان مقابل ‎10‎ إلى ‎15‎ ميلي ثانية ل Cat-M1، والفتح عن بعد الذي قد يستغرق عشر ثوان تجربة منتج مختلفة. والجهاز الذي يسحب تحديثات برمجية ثابتة كبيرة عبر الهواء خارج، لأن التنزيل الذي يستغرق دقائق على Cat 1 يستغرق أطول بكثير عبر قناة ‎180‎ كيلوهرتز. وكتالوجنا يعكس ذلك بصدق لا بمواكبة: فإدراج FMC003 هو 4G LTE فئة ‎1‎ مع رجوع إلى 3G و2G، وإدراج JT701 هو GSM و3G. ولا أحد منهما LPWA، لأن أي من حملي العمل لا يريدها.

07كيف تقرر، بالترتيب الذي يهم

اعمل من الحزمة إلى الخارج، لأن الحزمة هي القيد الوحيد الذي لا تستطيع التفاوض عليه. فأولا اكتب ما يحتويه تقرير واحد وكم مرة يرسل؛ فإن تجاوز الجواب بضع مئات من البايتات على فواصل من الدقائق، فتوقف وحدد خلويا قياسيا. وثانيا اسأل هل يحتاج أي شيء أن يصل إلى الجهاز فورا، وهل تأخير بالثواني مقبول. وثالثا اسأل كيف يغذى الجهاز، فالوحدة المغذاة خارجيا تكسب من LPWA أقل بكثير من وحدة تعمل ببطارية، لأن سلوك النوم هو الجائزة الأساسية. وبعد ذلك فقط انظر إلى المشغلين، وتوقع أن يضيق الخيار، لأن الحامل الذي لم يطلق تقنيتك لا يستطيع خدمتك مهما كانت خريطة تغطيته. والقرار بذلك الترتيب يمنع اختيار فئة راديو قبل كتابة المتطلب.

ما يخبرك به حمل العمل عن فئة الراديو
حمل العملشكل الحزمةفئة الراديو المناسبة
مستوى خزان في مستودع نائعشرات البايتات، مجدولةLPWA
عداد خدمة في قبوعشرات البايتات، مجدولةLPWA
علم حالة مولد ثابتصغيرة، مجدولةLPWA
جهاز تتبع مركبة بأحداث سائقسجلات صغيرة متصلةخلوي قياسي (فئة ‎1‎)
أمر فتح عن بعدصغير، لكن يجب أن يصل فوراخلوي قياسي
تحقق مصور من ختمصورخلوي قياسي
تحديث برمجي ثابت كبير عبر الهواءميجابايتات عند الطلبخلوي قياسي

أعلى سرعات نقل البيانات في NB-IoT حسب فئة الجهاز

Cat NB1 تنزيل26 kbit/s
Cat NB1 رفع (متعدد النغمات)66 kbit/s
Cat NB2 تنزيل127 kbit/s
Cat NB2 رفع159 kbit/s

جدول فئات الأجهزة في مواصفات 3GPP لإنترنت الأشياء ضيق النطاق

الأرقام ومصادرها

أسئلة شائعة

هل LPWA تقنية واحدة؟

لا، بل هي فئة. وللمشتري الصناعي العضوان المهمان هما LTE-M وNB-IoT، وكلاهما محدد في الإصدار ‎13‎ من 3GPP ومستمر في الإصدارين ‎14‎ و‎15‎. ولأنهما خلويان على مسار المعايير في طيف مرخص، فأنت تشتريهما كاشتراك مشغل لا كشبكة خاصة بك.

كم بيانات يستطيع جهاز LPWA أن يرسل فعلا؟

ل NB-IoT، ذرى فئة Cat NB1 المنشورة هي ‎26‎ كيلوبت في الثانية هبوطا و‎66‎ صعودا في النغمة المتعددة نصف الازدواج، في عرض نطاق مشغول ‎180‎ كيلوهرتز. وCat-M1 أوسع عند ‎1.4‎ ميجاهرتز وذروة ‎1‎ ميجابت في الثانية. وكلاهما سقف، فالمتطلب فوقهما يعني فئة راديو مختلفة لا تغيير تهيئة.

لماذا يقتبس عرض نطاق NB-IoT أحيانا ب‎200‎ كيلوهرتز؟

لأن ‎200‎ كيلوهرتز هي شبكة حمل GSM التي يمكن نشر NB-IoT بدلا منها، لا عرض النطاق الذي تشغله. فدليل GSMA لنشر NB-IoT يعطي عرض النطاق المشغول ب‎180‎ كيلوهرتز، وهي كتلة موارد LTE فيزيائية واحدة بالضبط. والتمييز يهم عندما تقرأ خطة طيف لا كتيبا تسويقيا.

هل أجهزة تتبع ENTEK.AI من أجهزة LPWA؟

لا، وعن قصد. فإدراج FMC003 هو 4G LTE فئة ‎1‎ مع رجوع إلى 3G و2G، وإدراج JT701 هو GSM و3G. وحملا العمل هذان يرسلان سجلات متصلة ويحتاجان وصول الأوامر فورا، وهذا بالضبط النمط الذي لم تبن LPWA له.

المصادر

مقالات ذات صلة