Ikhtisar Seorang Engineer Tentang Arsitektur Jaringan M2M

Komunikasi mesin-ke-mesin (M2M) memungkinkan mesin dan perangkat meneruskan sejumlah kecil informasi ke mesin lain. Ini termasuk komunikasi ke dan dari detektor asap, kunci pintu, alarm, meteran air, sensor pertanian, gedung pintar, pencahayaan cerdas, sensor lingkungan, dan banyak lagi.

Setiap aplikasi IoT memiliki serangkaian batasan yang berbeda dalam hal jangkauan nirkabel dan konsumsi energi yang perlu dicapai. Oleh karena itu, arsitektur jaringan M2M adalah tentang memanfaatkan sumber daya radio dengan benar. Setiap jaringan yang tercantum di bawah ini menggunakan metode berbeda untuk menangani sumber daya ini. Seluler, misalnya, adalah satu-satunya jenis jaringan M2M di mana-mana yang menggunakan ruang frekuensi berlisensinya sendiri. Sisanya biasanya hidup berdampingan menggunakan frekuensi bebas tanpa izin. Karena kendala peraturan, perusahaan tidak diperbolehkan merancang jaringan mereka untuk mendapatkan keuntungan yang tidak adil dibandingkan jaringan lain, jadi pertanyaan bagi perusahaan ini saat membuat arsitektur jaringan adalah bagaimana memanfaatkan spektrum yang tidak berlisensi secara efisien.

Di bawah ini, kita akan membahas manfaat dan pertimbangan dari tujuh arsitektur jaringan M2M teratas.

1. Seluler

Seluler telah mendominasi ruang M2M untuk waktu yang lama. Manfaat utama seluler adalah jangkauan di mana-mana, tetapi kelemahan utama seluler adalah masa pakai baterai yang pendek, titik akhir berbiaya tinggi, dan biaya berulang yang tinggi. Aplikasi bertenaga baterai apa pun akan mengalami kesulitan menggunakan modem seluler. Jaringan seluler juga terus berubah. Misalnya, ketika M2M dimulai, sebagian besar dunia seluler menggunakan teknologi berbasis GSM (yang sekarang sedang dihapus). GSM sebagian besar telah digantikan oleh 3G dan LTE, dan ada pembicaraan bahwa teknologi tersebut untuk aplikasi M2M pada akhirnya akan dihapus dan digantikan oleh LTE-M. Jadi, perusahaan yang menggunakan modem seluler harus menyadari bahwa perangkat keras mereka mungkin tidak didukung di tahun-tahun mendatang.

2. Wi-Fi

WiFi telah menjadi pilihan M2M yang lebih umum dalam lima tahun terakhir. Hal ini sebagian disebabkan oleh produsen chip WiFi—seperti GainSpan—yang kini menargetkan ruang dengan membuat set chip berbiaya rendah dan berdaya rendah dengan antarmuka yang sangat sederhana. Dengan chip baru ini, Anda tidak memerlukan komputer dan driver WiFi; Anda dapat menggunakan universal asynchronous receiver/transceiver (UART). Tetapi sementara jangkauan seluler ada di mana-mana, jangkauan WiFi tidak, yang merupakan salah satu kelemahan utama WiFi di pasar M2M. Misalnya, jika Anda membuat kunci pintu kartu kunci untuk setiap apartemen di gedung tinggi New York dan menggunakan WiFi, penyediaan akan menjadi mimpi buruk.

3. Bluetooth Hemat Energi (LE)

Pilihan lain yang tersedia dalam empat tahun terakhir adalah Bluetooth Low Energy (LE), yang juga disebut Bluetooth 4.0 atau Bluetooth Smart. Bluetooth LE menggunakan daya yang jauh lebih sedikit daripada Bluetooth tradisional, tetapi seperti pendahulunya, pengguna cukup dibatasi oleh jangkauan dan ukuran paket. Bluetooth LE dimaksudkan untuk mengirimkan hanya sedikit informasi online melalui telepon atau komputer. Itu membuat Bluetooth LE ideal untuk aplikasi seperti monitor detak jantung atau pelacak kebugaran, tetapi tidak ideal untuk apa pun yang membutuhkan penarikan daya yang lebih kuat atau jangkauan yang lebih luas.

4. ZigBee

ZigBee adalah protokol jaringan mesh yang mencoba memecahkan masalah jangkauan. Meskipun menawarkan jangkauan yang jauh lebih baik daripada sesuatu seperti Bluetooth LE, ada batasan jangkauan dan kekurangan yang menyertai jaringan mesh. Misalnya, beberapa node dalam jaringan mesh hanya ada untuk menyampaikan informasi, yang menyebabkan penarikan daya yang konstan (dan agak tidak perlu). Ini menjadikan ZigBee kandidat yang buruk untuk perangkat bertenaga baterai—tetapi bagus untuk sesuatu seperti pemantauan jaringan listrik, yang memiliki sumber daya tak terbatas. Singkatnya, ZigBee terus diadopsi oleh beberapa pasar khusus, tetapi tidak akan memenuhi kebutuhan semua orang di ruang M2M.

Lihat juga: ZigBee Vs. Pertempuran WiFi Untuk Komunikasi M2M

5. SIGFOX

Ruang low power, wide-area network (LPWAN) baru-baru ini menjadi lebih jenuh—dan saat ini pemimpin dalam grup tersebut adalah SIGFOX. Jaringan M2M ini mengirimkan semburan data kecil dan lambat, yang membuatnya ideal untuk hal-hal seperti sistem alarm atau pengukur sederhana. Karena anggaran tautan asimetrisnya, jaringan hanya mengizinkan r bi-directionality terbatas, sehingga tidak dapat mengirim data kembali dari gateway ke node di pinggiran jaringan. (Ini adalah masalah yang ingin dipecahkan oleh pemain LPWAN lainnya.)

6. LoRaWAN

LoRaWAN adalah protokol M2M yang dibuat oleh Aliansi LoRa untuk membuat ekosistem aplikasi M2M yang semuanya menggunakan lapisan fisik LoRa. Seperti SIGFOX, LoRaWAN adalah jaringan yang berfokus pada uplink dan karenanya bekerja dengan baik untuk perangkat berbasis sensor. Ini sebagian karena peraturan di Eropa, yang menahan setiap perangkat (termasuk gateway) ke siklus tugas 1%. Karena perbedaan peraturan di A.S., segmen pasar yang besar dapat diatasi dengan merancang protokol yang memungkinkan lebih banyak aplikasi berbasis "perintah dan kontrol". Dan di situlah kami di Link Labs mencoba untuk fokus.

7. Tautan Simfoni

Symphony Link adalah jaringan IoT yang kami kembangkan di Link Labs dalam upaya untuk memecahkan beberapa tantangan yang dihadirkan oleh arsitektur M2M lainnya. Misalnya, satu gerbang Symphony dapat digunakan untuk berbicara dengan 10.000 node, dan dengan demikian mencakup seluruh bangunan. Symphony juga menargetkan masa pakai baterai; sebuah node di jaringan kami yang mengirim pesan setiap 10 menit dapat bertahan antara delapan hingga 10 tahun, tergantung pada aplikasinya.

Kesimpulan

Seperti yang Anda lihat, ada banyak jaringan IoT yang tersedia. Masing-masing dari mereka mencoba pendekatan unik untuk memecahkan masalah rekayasa standar:bagaimana menukar biaya, kinerja, dan kompleksitas. Setiap insinyur tahu bahwa Anda tidak dapat memiliki yang terbaik dari semua hal itu—tetapi Anda dapat membuat jaringan yang akan melayani aplikasi tertentu. Kami ingin melihat bagaimana arsitektur jaringan ini meningkat, berkembang, dan tumbuh di tahun-tahun mendatang.