ไม่จำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ IoT ที่ใช้พลังงานต่ำ

Internet of Thingsกำลังเติบโตและขยายตัว แม้ว่าอุปกรณ์ IoT มักจะหยุดนิ่งก็ตาม สิ่งนี้นำมาซึ่งความท้าทายชุดใหม่ บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุดในปัจจุบันคือการทำให้อุปกรณ์ขนาดเล็กนับพันล้านเครื่องกระจัดกระจายไปตามบ้าน เมือง และห่วงโซ่อุปทาน เพื่อสื่อสารกันโดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ทุกๆ สองสามสัปดาห์ ผู้ใช้สามารถชาร์จสมาร์ทโฟนและฮับบ้านอัจฉริยะได้ แต่เซ็นเซอร์ไร้สายที่ใช้ในการตรวจสอบสุขภาพของเครื่องจักร การบรรทุกตู้คอนเทนเนอร์ และสิ่งอื่น ๆ อีกนับพันไม่สามารถทำได้

เซ็นเซอร์ไร้สายที่สามารถทำงานได้นานหลายเดือน หลายปี หรือหลายสิบปีโดยที่แบตเตอรี่ไม่หมดมีความสำคัญต่ออนาคตของ IoT และขึ้นอยู่กับการผสมผสานระหว่างฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพ ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ และเทคโนโลยีเครือข่ายที่เหมาะสม

เรียนรู้เกี่ยวกับเซ็นเซอร์ IoT พลังงานต่ำ

• ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ IoT ใช้พลังงานไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย
• การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ IoT ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย
  • Z-คลื่น
  • ซิกบี
  • 6LoWPAN
  • บลูทูธพลังงานต่ำ (BLE)/บลูทูธอัจฉริยะ
  • Wi-Fi ฮาโลว์
  • ซิกฟ็อกซ์
  • เซลลูล่าร์ (GSM/GPSR/LTE กับ LTE-M/NB-IoT)

ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ IoT ใช้พลังงานไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย

เซ็นเซอร์มักไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้ามากนักในการทำงาน หากพวกเขาต้องทำเพียงอ่านอุณหภูมิสองสามครั้งต่อวัน ปริมาณการใช้ไฟฟ้าก็แทบจะไม่มีนัยสำคัญเลย อย่างไรก็ตาม ยังมีงานอื่นอีกสองงาน: การประมวลผลข้อมูล (โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์) และการส่งข้อมูลไปที่อื่น (ด้วยเครื่องส่งความถี่วิทยุ) ซึ่งเป็นช่วงที่เซ็นเซอร์ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก

วิธีง่ายๆ ที่จะช่วยรักษาการใช้พลังงานให้เหลือน้อยที่สุดคือทำให้เซ็นเซอร์อยู่ในสถานะ "สลีป" เป็นส่วนใหญ่ โดยใช้อุปกรณ์แจ้งเตือน อุปกรณ์เตือนภัยนี้จะใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้นจนกว่าจะส่งสัญญาณไปยังเซ็นเซอร์ ซึ่งบ่งชี้ว่าถึงเวลาที่ต้องวัด ประมวลผล และส่งสัญญาณ ยิ่งอุปกรณ์เตือนภัยนี้ใช้พลังงานน้อยลง เซ็นเซอร์ก็จะยิ่งทำงานนานขึ้น ไม่ว่าวงจรประมวลผลข้อมูลและเครื่องส่งสัญญาณ RF จะใช้พลังงานมากน้อยเพียงใด

โดยทั่วไป การส่งข้อมูลจำนวนมากในระยะทางไกลต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก ดังนั้นทั้งการส่งข้อมูลในปริมาณขั้นต่ำและการใช้โปรโตคอลการเชื่อมต่อพลังงานต่ำจึงมีความสำคัญ การประมวลผลข้อมูลเฉพาะที่สามารถช่วยลดพลังงานที่ใช้ระหว่างการส่งข้อมูลได้ แต่การค้นหาวิธีที่ดีที่สุดในการส่งข้อมูลนั้นยากกว่า เนื่องจากเทคโนโลยีไร้สายที่แตกต่างกันจะทำงานได้ดีกว่า ในบางกรณี อย่างไรก็ตาม มีตัวเลือกค่อนข้างน้อย ตั้งแต่ WiFi และเครือข่ายเซลลูล่าร์ที่ต้องการพลังงาน (เช่น GSM, GPSR, LTE เป็นต้น) ไปจนถึงตัวเลือกที่ใช้พลังงานต่ำ เช่น Zigbee และ Sigfox

การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ IoT ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย

เซ็นเซอร์ IoTบางตัวไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเท่ากัน: เซ็นเซอร์บางตัวจะส่งข้อมูลผ่านเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง เซ็นเซอร์บางตัวอาจใช้ในพื้นที่ภูเขาห่างไกล มนุษย์สามารถใช้เซ็นเซอร์ได้ไม่กี่ตัวในบ้านและโรงงาน ความถี่ที่เซ็นเซอร์ทำงาน รวมถึงโปรโตคอลที่ใช้กับแต่ละความถี่ จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกรณีการใช้งานและปัจจัยอื่นๆ แต่ต่อไปนี้เป็นโปรโตคอลที่พบบ่อยที่สุดบางส่วน ซึ่งแสดงตามลำดับช่วงจากสั้นไปยาว

Z-คลื่น

• ระยะ: 30ม. - 100ม
• ความถี่: 900MHz
• ความเร็วในการรับส่งข้อมูล: 10 - 100 บิต/วินาที

ส่วนใหญ่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ของระบบอัตโนมัติในบ้าน Z-wave เป็นเทคโนโลยีพลังงานต่ำยอดนิยมที่รองรับเครือข่ายแบบตาข่ายและทำงานบนย่านความถี่ต่ำกว่า 1GHz ช่วยลดการใช้พลังงาน ไฟฟ้า และการรบกวนจากอุปกรณ์อื่น ๆ

ซิกบี

• ระยะ: 10ม. - 100ม
• ความถี่: 2.4GHz
• ความเร็วในการรับส่งข้อมูล: 250kbit/s

จนถึงขณะนี้ Zigbee ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในInternet of Things ระดับอุตสาหกรรม (IIoT)และเชี่ยวชาญในการใช้งานเครือข่ายตาข่าย เซ็นเซอร์ระยะสั้น ที่ใช้พลังงานต่ำ ช่วยลดเวลาที่คลื่นวิทยุของเซ็นเซอร์ทำงานเพื่อลดการใช้พลังงาน

คุณสามารถดูเพิ่มเติม: เปรียบเทียบ Zigbee และ Z-Wave สองเทคโนโลยีไร้สายสำหรับบ้านอัจฉริยะ

6LoWPAN

• ขอบเขต: ต่างๆ
• ความถี่: ยืดหยุ่นได้
• ความเร็วในการรับส่งข้อมูล: 20 - 250kbit/วินาที

แม้ว่ามักจะถูกมองว่าเป็นคู่แข่งของ Zigbee แต่ 6LoWPAN ไม่ใช่โปรโตคอลแอปพลิเคชัน 6LoWPAN เป็นโปรโตคอลเครือข่ายที่ใช้IPv6ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทุกเครื่องจะมีที่อยู่ระบุเฉพาะของตัวเอง ซึ่งทำให้ 6LoWPAN เข้ากันได้กับระบบที่ใช้ IP ที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย และสามารถทำงานได้บนแบนด์ที่หลากหลาย ไม่ใช่แค่แบนด์เดียว 6LoWPAN ยังไม่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่การใช้พลังงานต่ำทำให้เกิดข้อได้เปรียบด้านความเข้ากันได้ที่ยอดเยี่ยม

บลูทูธพลังงานต่ำ (BLE)/บลูทูธอัจฉริยะ

• ระยะ: 20ม. - 150ม
• ความถี่: 2.4GHz
• ความเร็วในการรับส่งข้อมูล: 1Mbps

บลูทูธได้รับการบูรณาการเข้ากับอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคจำนวนมากแล้ว และด้วยการเปิดตัวเวอร์ชันพลังงานต่ำ ทำให้ IoT ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ รองรับระดับปริมาณงานที่สูงกว่าและช่วงที่ยาวกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ มันสามารถกลายเป็นตัวเลือกอันดับต้น ๆ สำหรับแอพพลิเคชั่นมากมายด้วยความเข้ากันได้

Wi-Fi ฮาโลว์

• ระยะ: สูงสุด 1 กม
• ความถี่: 900MHz
• ความเร็วในการรับส่งข้อมูล: 150Kbps - 18Mbps

พัฒนาโดย Wi-Fi Alliance เพื่อเป็นมาตรฐานพลังงานต่ำสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ IoT โดย HaLow จะแข่งขันกับ Bluetooth เป็นหลักเมื่อใช้กับอุปกรณ์สมาร์ทโฮมและเครือข่ายเซ็นเซอร์ ความถี่ 900MHz ให้ช่วงที่ดีและสามารถเจาะสิ่งกีดขวางได้ อัตราปริมาณงานสูงมาก การใช้พลังงานต่ำมาก ยังไม่ค่อยมีการใช้กันอย่างแพร่หลายแต่คาดว่าจะทำงานได้ดี

ซิกฟ็อกซ์

• ระยะ: 3 กม. - 50 กม. (ขึ้นอยู่กับอุปสรรค)
• ความถี่: 900MHz
• ความเร็วในการรับส่งข้อมูล: 100 - 600 บิต/วินาที

สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลขนาดเล็ก ระยะไกล และใช้พลังงานต่ำ Sigfox นั้นยากที่จะเอาชนะได้ สามารถส่งข้อมูลในระยะทางไกลได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ปริมาณงานค่อนข้างต่ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ไม่ดีสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้แบนด์วิธสูง แต่เหมาะสำหรับเครื่องมือวัดทั่วไปและเซ็นเซอร์พื้นฐาน Sigfox มีให้บริการอย่างกว้างขวางในยุโรป สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และเอเชีย

เซลลูล่าร์ (GSM/GPSR/LTE กับ LTE-M/NB-IoT)

ความแพร่หลายและอัตราปริมาณงานที่สูงทำให้เครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับเซ็นเซอร์ IoT แต่การใช้พลังงานสูงและมีแนวโน้มที่จะแออัดแม้จะมีการรับส่งข้อมูลเครือข่ายในสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถใช้งานได้ IoT ทำให้ไม่เป็นที่นิยมในหมู่ผู้ผลิตเซ็นเซอร์พลังงานต่ำ นั่นเป็นเหตุผลที่ผู้คนทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่ออัปเกรดโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เพื่อรองรับ LTE-M (LTE-Machine ซึ่งหมายถึงการอนุญาตให้ส่งข้อมูล IoT แบบเรียลไทม์) และ NB-IoT (NarrowBand -IoT) กำหนดเป้าหมายโดยเฉพาะอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำและปริมาณงานต่ำ . LTE-M และ NB-IoT พร้อมด้วย 5G มีแนวโน้มที่จะใช้ในแอปพลิเคชัน IoT มากมายในอนาคต

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และการใช้งานเครือข่ายเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่อย่างรวดเร็วก็กำลังดำเนินการไปด้วยดี เราได้ก้าวไปอย่างน่าประทับใจในการสร้างเซนเซอร์ที่ช่วยประหยัดพลังงานโดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง

มาตรฐานที่มีฐานผู้ใช้ที่มีอยู่จำนวนมาก เช่น Bluetooth, WiFi และเซลลูล่าร์ มีแนวโน้มที่จะใช้กันอย่างแพร่หลายในบ้าน ในขณะที่แอปพลิเคชันทางอุตสาหกรรมและแอปพลิเคชันอื่น ๆ จะกำหนดเป้าหมายไปที่แอปพลิเคชันใด ๆ เทคโนโลยีใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่ใช้งาน

การสร้างเครือข่ายเซ็นเซอร์พลังงานต่ำจะได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงหลายปีหรือหลายทศวรรษต่อจากนี้