Geniş Alan Ağı (LPWAN) Nedir?

Son birkaç yıldır nesnelerin interneti (IoT) teknolojinin en önemli parçalarından biri haline geldi. Bu sayede gün içerisinde kullandığımız elektronik cihazları (mutfak aletleri, termostatlar, otomobiller vb.) gömülü sistemler aracılığı ile internete bağlayıp cihazlar arasında kesintisiz iletişim sağlayabiliyoruz. Fakat bu teknoloji beraberinde bazı problemleride getirebiliyor. LPWAN (Düşük Güç Geniş Alan Haberleşme Ağı ) ile uzun iletişim aralığında, düşük bit hızıyla kablosuz iletişim sağlayabiliyoruz. Gelin yazımızın devamında LPWAN teknolojisini daha yakından inceleyelim.

A- A+

20.05.2020 tarihli yazı 9014 kez okunmuştur.

LPWAN Nedir?

LPWAN, kısaca Nesnelerin İnterneti (IoT) uygulamalarında kablosuz veri iletişimi için kullanılan bir tür radyo teknolojisi olan “düşük güçlü geniş alan ağı” nın kısaltmasıdır. Gelişen teknoloji ile beraber M2M (Machine To Machine) ve kablosuz haberleşmelerde, LPWAN teknolojisine olan ihtiyaç giderek arttı. LPWAN tenolojisinin özelliklerinden bahsedecek olursak:

► LPWAN, kilometre mesafesinde ayrılmış cihazlar arasındaki kablosuz veri aktarımı için tasarlanmıştır.
► Sabit olmayan verilerin düzenli olarak taşınmasını sağlar.
► Büyük güç verimliliği ve daha düşük maliyet ile çalışır.

LPWAN bu özellikleri ile diğer kablosuz teknolojilerden (Wi-Fi, Bluetooth, 3GPP vb.) ayrılır.

Yukarıdaki şekilde kablosuz iletişim ağlarının bant genişliği ve yönettikleri alanları görmekteyiz. Şekilden de çıkardığımız gibi tek bir kablosuz iletişim ağı ile IoT gereksinimlerini karşılamak mümkün değildir.

LPWAN, kullanacağınız bağlantı ile ilişkili olarak 10-1.000 byte veriyi 200 Kbps hız limiti ile 2-1.000 km mesafeye gönderebilir. Bu özelliği ile aynı anda daha fazla miktarda uç cihazı destekleyebilmektedir.

►İlginizi Çekebilir: Network Sistemleri Nedir? 1. Bölüm

LPWAN Türleri

LPWAN protokolünün Sigfox, NB-IoT, RPMA ve LoRaWAN gibi birkaç uygulama alanı vardır ve lisanslı ya da lisanssız frekansları kullanabilirler. Bu alanlar arasında modülasyon şeması, coğrafi kapsam, iletilen veri miktarı ve bunların şifreleme, kimlik doğrulama özellikleri açısından birçok fark vardır.

Sigfox, lisansız olarak kullanılır ve günümüzde en yaygın kullanılan LPWAN'lardan biridir. Halka açık bir ağ üzerinden 868 MHz veya 902 MHz bantlarında, her ülkede tek bir operatör üzerinden çalışır. Saha uygulamalarında 1.000 km, kentsel ortamlarda 3-10 km’ye kadar mesaj gönderebilir.

Ingenu tarafından geliştirilen RPMA (Rasgele Faz Çoklu Erişim) LPWAN teknolojisinde lisanssız olarak kullanılan türlerden biridir. 2,4 GHz bandına dayandığı için dünyanın herhangi bir yerine kolayca kurulabilir. Düşük güç gereksinimleri sayesinde bu teknolojiyi kullanan cihazların tek bir şarjla 10 yıldan fazla çalışmasına izin verir. Böylelikle güç şebekesine bağlı olmayan ve erişilmesi zor alanlara yerleştirilmesi gereken cihazlar için idealdir.

LoRa, LoRa Alliance tarafından desteklenir ve lisanssızdır. Kullanıcıların paket boyunu tanımlamasına izin verir. LoRa'Yi kullanmak için temel alıcı-verici çipine sahip olmanız gerekir ve bu çip sadece teknolojinin arkasındaki şirket olan Semtech Corporation'dan edinilebilir.

Narrowband IoT (Dar Bant Nesnelerin İnterneti Haberleşmesi) ve LTE-M ise lisanslı frekans üzerinden haberleşir. 3GPP standartlarına bağlıdırlar ve mevcut hücresel altyapı üzerinde çalışırlar.

LPWAN’ın Güçlü Yönleri

En temel anlamda bahsedecek olursak LPWAN teknolojisi düşük maliyetli, uzun pil ömrüne sahip ve geniş aralıklarda çalışma kapasitesine sahiptir.

Uzun mesafelerde yapılan periyodik ve tutarsız veri aktarımında kullanılan en sağlam yöntemdir. Bir örnek ile açıklayacak olursak toprak ve su sensörlerini ele alalım; sensörler yer altından zorlu iklimler ve ağ geçitlerinde bile rapor verebilir. Buna ragmen basit mimariye ve yerleşik protokollere sahiptirler.

Aynı zamanda LPWAN teknolojileri farklı seviyelerde güvenlik hizmeti de sunar. Bu hizmetlerden bazıları; cihaz veya abone kimlik doğrulaması, ağ kimlik doğrulaması, kimlik koruması, gelişmiş standart şifreleme (AES), mesaj gizliliğidir.

Diğer alternatiflerine ve hücresel ağlara göre daha düşük MAC katmanları ve daha düşük güç kullanır. Buna bağlı olarak basit donanım ile geliştirilmiştir. Lisanssız bantlarda kullanılması da maliyeti düşürmede etkendir.

Tüm bunlara bağlı olarak:

► Bir ülke ya da şehri içine alacak şekilde istenen hıza, veri miktarına ve kapsanacak alana bağlı olarak uygun şekilde LPWAN şebekesi kurulabilir.
► Akıllı ölçüm, akıllı aydınlatma, enerji yönetimi, akıllı şehirler ve endüstriyel IoT uygulamalarında kullanılan en uygun yöntemdir.
► Yer-uydu mesaj iletimi çalışmaları için kullanılır.

LPWAN ve İzleme

Öncelikle LPWAN seçerken bölgenizin yapısı, yerel ekosistemi, ihtiyaç duyduğunuz verimi, mesaj sayısını vb. gelecek hedeflerinizi belirleyerek seçiminizi yapmanız gerekir.

Bir izleme projesi gerçekleştirecekseniz kullanıcılar ve proje yöneticileri ile mevcut durumlar hakkında analiz yapmanız gerekir. Sensörün mevcut durumu, olası koşullar, cihazın yeri, pil seviyesi gibi faktörler kritik önem taşımaktadır.

Daha sonra bu bilgileri doğrulamak için cihaz bilgilerini bir gösterge tablosu ile tanımlamak gerekecektir. Buna bağlı olarak ağ bilgilerinizi genişletebilir, yeni başvuru kriterleri dahil edip, izleme aralığınızı artırabilirsiniz.

►İlginizi Çekebilir: İnternet Mimarisi ve IXP

5G teknolojisine giden yolda LPWAN standartları büyük önem taşımaktadır. Mobil operatörlerin gelecek stratejilerini tanımlamaları, hızlı dağıtım olanakları sunmaları ve giderek artan kuruluşun IoT ‘den yararlanmaya başlaması ile LPWAN teknolojisi günümüzde oldukça önemli bir yere sahiptir.

Kaynak:

► waviot.com
► pandorafms.com
► internetofthingsagenda.techtarget.com
► sciencedirect.com