اینترنت اشیا (IoT) با سرعت در حال تحول است و فناوری ماهوارهای غیرزمینی (NTN) بهسرعت به یک تغییردهنده بازی تبدیل شده است، زیرا میتواند راهکارهای اتصال جهانی را در مناطقی که قبلاً خدمات کافی دریافت نمیکردند، بهویژه در مکانهای دورافتاده، فراهم کند. وبینار اخیر LoRa Alliance® سه شرکت پیشرو، یعنی EchoStar Mobile، Lacuna Space و Plan-S را گرد هم آورد تا به بررسی وضعیت کنونی و فرصتهای آینده برای خدمات NTN LoRaWAN IoT بپردازند.
LoRaWAN جایگاه پیشرو در میان فناوریهای شبکه گسترده کممصرف (LPWAN) دارد، زیرا این سه شرکت در حال حاضر اتصال ماهوارهای تجاری را با استفاده از ماهوارههای مدار پایین زمین (LEO)، مدار متوسط زمین (MEO) و مدار زمینثابت (GEO) ارائه میدهند. رویکردهای آنها با بهرهگیری از قابلیتها و مزایای استاندارد LoRaWAN، خدمات IoT تجاری کمهزینه را ممکن ساخته، چالشهای مختلف را برطرف کرده و فرصتهای آینده را باز کرده است.
فهرست مطالب
Lacuna Space: ارائه پوشش جهانی IoT و سازگاری با اکوسیستم LoRaWAN
Lacuna Space پیشگام در تبدیل LoRaWAN IoT از یک فناوری زمینی موفق به یک فناوری غیرزمینی (NTN) شگفتانگیز بوده و اولین شرکتی است که پوشش IoT ماهوارهای LoRaWAN را در مقیاس تجاری نشان داده است.
ما یک پروژه اخیر پایش آلودگی آب را ارائه میکنیم تا نشان دهیم چگونه IoT ماهوارهای در مکانهای دورافتاده بیشترین ارزش را ارائه میدهد و همچنین توضیح میدهیم که کاربران چگونه با این قابلیت جدید و شگفتانگیز، که بهعنوان “یک شاهکار فنی و تجاری” توصیف شده، تعامل میکنند.
پروژه پایش رودخانه Teifi در ولز که در اینجا به نمایش گذاشته شده، مشکل “نقاط کور” (not-spots) در درههای روستایی به طول 120 کیلومتر را حل کرده است، جایی که نبود پوشش زمینی مانع از جمعآوری دادهها و در نتیجه تصمیمگیریهای سیاستگذاری برای شورای شهرستان Ceredigion شده بود.
Lacuna به شدت بر اطمینان از سازگاری با شبکههای زمینی خصوصی و/یا عمومی موجود در حالت “هیبریدی” تمرکز دارد، بهطوری که دستگاههای IoT ماهوارهای بهطور یکپارچه در اکوسیستم گستردهتر IoT ادغام شوند. این امکان را به دستگاههای IoT میدهد تا با استفاده از همان باندهای فرکانسی زیر گیگاهرتز (sub-GHz) و سطوح توان دستگاههای زمینی، با ماهوارهها در فاصله هزاران کیلومتری ارتباط برقرار کنند، که فرآیند ادغام را سادهتر کرده و هزینهها را کاهش میدهد.
Lacuna Space بهعنوان اولین دارنده مجوز Long Range-Frequency Hopping Spread Spectrum (LR-FHSS)، با Semtech همکاری کرد تا عملکرد در مدار را تأیید کند، که در بالاترین ظرفیت بار مبتنی بر رادیوی تعریفشده توسط نرمافزار (SDR) پیادهسازی شده است. علاوه بر شبکه اصلی ماهوارههای زیر گیگاهرتز Lacuna در معماری “ذخیره و ارسال” (store-and-forward) در مدار LEO، فناوری آنها برای سایر اپراتورهای ماهوارهای، از جمله آنهایی که از باند S دارای مجوز و مدارهای LEO/MEO/GEO استفاده میکنند، در دسترس است. اولین نمونه تجاری موجود، Omnispace (MEO، باند S، bent-pipe) است و چندین شرکت LEO دیگر نیز در وبینار ذکر شدند.
ما همچنین توضیح میدهیم که توسعهدهندگان چگونه میتوانند با استفاده از ماژولهای تجاری آماده (COTS) و نرمافزار منبعباز، خودشان دستگاهها را بسازند. در این پروژه، Lacuna خدمات تحقیق و توسعه را بر عهده گرفت و با استفاده از ماژول آنتن Lacuna، همراه با کیتهای توسعه ورودی/خروجی و حسگرهای نیترات و فسفات تخصصی شخص ثالث، دستگاهها را ساخت.
برای اطمینان از دسترسی آسان به پذیرش IoT ماهوارهای، Lacuna Space یک کیت شروع سریع تأییدشده برای توسعهدهندگان ارائه میدهد که شامل یک دستگاه مرجع دو بانده (زیر گیگاهرتز و باند S) است که میتواند با ماهوارهها در تمام مدارها ارتباط برقرار کند. این رویکرد فرصتی عملی برای توسعهدهندگان فراهم میکند تا اتصال ماهوارهای را با حداکثر تطبیقپذیری کشف کنند.
EchoStar Mobile: ارائه IoT گسترده با NTN LoRaWAN
EchoStar Mobile خدمات IoT و ماهوارهای موبایل را در سراسر اروپا و بهزودی در ایالات متحده ارائه میدهد تا محیطهای خارج از مناطق شهری را دیجیتالی کند. این شرکت اتصال ماهوارهای GEO را برای پشتیبانی از طیف گستردهای از موارد استفاده مشتریان در بازارهای عمودی مختلف فراهم میکند و اطمینان میدهد که حتی دورافتادهترین مکانها نیز میتوانند از فناوری IoT بهرهمند شوند. رویکرد این شرکت از بودجه لینک قوی برای به حداقل رساندن ردپای آنتن استفاده میکند، که اندازه و وزن را کاهش میدهد، استقرار را در حسگرهای IoT آسانتر کرده و هزینهها را پایین میآورد.
مزایای اصلی اتصال ماهوارهای شامل ارائه پوشش در مناطقی است که شبکههای زمینی امکانپذیر نیستند و ارتباطات دوطرفه در زمان واقعی، که برای کاربردهای صنعتی ضروری است. در وبینار، چندین مورد استفاده، از جمله ردیابی افراد و داراییها، کشاورزی دقیق، اتصال دریایی، پایش آتشسوزیهای جنگلی و زیرساختهای حیاتی، برجسته شدهاند. یک نمونه، کشاورزی دقیق است که در آن اتصال ماهوارهای به کشاورزان امکان میدهد سلامت خاک را پایش کنند، دامها را ردیابی کنند و آبیاری را بهینه کنند، که منجر به افزایش بازده محصول و کاهش هدررفت منابع میشود. نمونه دیگر اهمیت پایش آتشسوزیهای جنگلی و زیرساختهای حیاتی است، جایی که IoT ماهوارهای میتواند نقش مهمی در مدیریت بلایا و ایمنی عمومی ایفا کند، زیرا دادههای زمان واقعی میتوانند اقدامات فوری را فعال کنند. یکی از مشتریان ما، Dryad Networks، امسال جایزه Mobile World Congress Global Mobile (GLOMO) را برای بهترین نوآوری موبایلی برای اقدام اقلیمی با راهکار پیشگیری از آتشسوزی جنگلی خود دریافت کرد.
EchoStar Mobile همچنین از اتصال NTN با راهکارهای نوآورانه خود پشتیبانی میکند، مانند یک دانگل که میتواند هر گوشی هوشمند را به یک تلفن ماهوارهای برای خدمات اضطراری تبدیل کند. این راهکار ارزش پیشنهادی جذابی برای افراد در مناطق دورافتاده بدون اتصال سلولی ارائه میدهد و میتواند بهعنوان یک خط نجات برای افراد در شرایط اضطراری عمل کند.
راهکار دیگر، ارائه اتصال یکپارچه از طریق خدمات دو حالته است که اتصال دوگانه را هم در باند S و هم در باند زمینی ارائه میدهد. برای این منظور، EchoStar با شرکایی از اکوسیستم LoRa Alliance مانند Actility و Swisscom همکاری میکند تا پوشش شبکه زمینی و ماهوارهای را ترکیب کند. این رویکرد به دستگاههای IoT امکان میدهد بهطور خودکار بین شبکهها بر اساس دسترسیپذیری جابجا شوند، که اتصال را بهینه کرده و هزینهها را کاهش میدهد.
Plan-S: پیشگام در راهکارهای IoT ماهوارهای مقرونبهصرفه
Plan-S که در سال 2021 در ترکیه تأسیس شده، یک شرکت جوان و پویا است که در فضای IoT ماهوارهای تأثیرگذار است. مأموریت آن: بهبود زندگی روی زمین از طریق فناوریهای فضایی پایدار. Plan-S بر سه خدمت اصلی تمرکز دارد: IoT ماهوارهای، رصد زمین و راهکارهای فضایی سفارشی.
در وبینار، Plan-S توضیح میدهد که چگونه از ماهوارههای LEO برای فعالسازی راهکارهای IoT مقرونبهصرفه و مقیاسپذیر استفاده میکند. شبکه Connecta IoT کاملاً با مشخصات LoRaWAN سازگار است و به شرکت امکان میدهد پوشش جهانی با تأخیر کم ارائه دهد. همچنین، این شبکه کارایی هزینه را امکانپذیر میکند، که برای دسترسیپذیری پوشش NTN برای طیف گستردهای از صنایع حیاتی است. علاوه بر این، شبکه آن برای بهرهوری انرژی بهینه شده است تا عمر دستگاههای IoT را به حداکثر برساند و نیاز به تعویض باتری را به حداقل برساند.
معماری شبکه Connecta IoT شامل دو نوع اتصال IoT است: مستقیم به ماهواره و لینکهای ترمینال-ماهواره برای اطمینان از انعطافپذیری و مقیاسپذیری و پاسخگویی به نیازهای سناریوهای مختلف استقرار. مستقیم به ماهواره به دستگاههای IoT امکان میدهد مستقیماً به ماهوارهها متصل شوند، در حالی که لینک ترمینال-ماهواره از دروازهها برای جمعآوری دادههای حسگر و انتقال آن به ماهوارهها استفاده میکند. Plan-S همچنین از برنامههای جاهطلبانه خود برای گسترش عملیات ماهوارهای با هدف کاهش زمانهای بازدید مجدد و بهبود پوشش خدمات صحبت میکند.
خط کسبوکار دوم این شرکت، رصد زمین است که در آن مجموعهای از ماهوارههای رصد زمین با رزولوشن بالا و بسیار بالا به نام Observa مستقر میکند. این شرکت دادههای رصد زمین را با دادههای IoT برای کاربردهای خاص ترکیب میکند تا راهکارهای اختصاصی برای صنایعی مانند انرژی، لجستیک، دریایی یا کشاورزی ارائه دهد. فعالیت تجاری سوم آن، توسعه راهکارهای سفارشی برای رفع نیازهای خاص مشتریان است.
ما چندین مورد استفاده ماهوارهای را در وبینار برجسته میکنیم، از جمله پایش کنتورهای برق، مدیریت آب، پایش نیروگاههای خورشیدی، پایش آبوهوا و پایش سلامت خاک. ما یک مورد استفاده پایش کنتور برق را به نمایش میگذاریم که در آن با شرکتهای توزیع انرژی در ترکیه همکاری کردیم تا کنتورهای هوشمند را در مناطق دورافتاده با پوشش GSM ضعیف بخوانیم. این راهکار هزینههای خواندن کنتورهای برق را تا 25 درصد کاهش داد و ردپای کربن کل را تا 50 درصد با کاهش نیاز به بازدیدهای حضوری از سایتها کاهش داد. انجام بازدیدهای حضوری کمتر همچنین ایمنی کارگران را با کاهش احتمال حوادث در مکانهای دورافتاده افزایش داد.
نمونه دیگر در بخش مدیریت آب است، جایی که با شرکا برای پایش سطح آب، کیفیت و تشخیص نشتی در خطوط لوله آب همکاری میکنیم، که در برخی مناطق تا 40 درصد نشتی داشت. با درک محل و زمان وقوع نشتیها، Plan-S به کاهش هدررفت آب، هزینههای نگهداری زیرساخت و بهینهسازی استفاده از منابع کمک میکند. سایر موارد استفاده برجسته در کشاورزی است، جایی که شرکت راهکارهایی برای پایش سلامت خاک، بهینهسازی آبیاری و بهبود بازده محصول، پایش آبوهوا و پایش تجهیزات نیروگاه خورشیدی برای درک کارایی تولید و تشخیص خطاها ارائه میدهد.
چشمانداز NTN LoRaWAN IoT
با تکامل خدمات IoT ماهوارهای NTN LoRaWAN، آنها فرصت جذابی برای تحول صنایع، تقویت مدیریت منابع و حل چالشهای جهانی به روشهای غیرمنتظره و بیسابقه دارند. EchoStar Mobile، Lacuna Space و Plan-S بهوضوح تأیید میکنند که فناوری LoRaWAN نهتنها از نظر تجاری قابلاجرا است، بلکه فرصتهای عظیمی برای حل برخی از چالشهای حیاتی پیش روی مردم و سیاره امروز ارائه میدهد.
LoRa Alliance چندین کمیته و گروه کاری را برای پشتیبانی از NTN LoRaWAN حفظ میکند. کمیته فنی، گروه ویژه ماهواره و گروه کاری نظارتی آن بهطور مداوم در حال بهبود و حمایت از قابلیتهای LoRaWAN برای پشتیبانی از اتصال ماهوارهای هستند. کارهای اخیر این اتحاد شامل موارد زیر است:
- مشخصات LR-FHSS نرخهای داده جدیدی را برای پشتیبانی از شبکهسازی با برد بلند و ظرفیت بالا اضافه کرد و پیشرفت بزرگی برای فعالسازی اتصال NTN LoRaWAN بود.
- گرههای رله با باتری امکان انتقال ترافیک داده زمینی به ماهواره و سپس به ابر را فراهم میکنند.
- بهروزرسانی پارامترهای منطقهای LoRaWAN برای پشتیبانی از اتصال ماهوارهای جهانی با تبدیل جهان به یک منطقه جهانی برای ماهوارهها.
- همکاری با کنفرانس اروپایی ادارههای پست و مخابرات (CEPT) و سایر نهادهای نظارتی برای تعیین قوانین برای دستگاههای کوتاهبرد و تأمین پیشنویس تصمیم (تصمیم نهایی در نوامبر انتظار میرود) که شامل فهرستی از شرایط فنی هماهنگ برای استفاده از ماهوارهها در باندهای 862 تا 870 مگاهرتز، از جمله سطوح توان دریافتی از ماهوارهها روی زمین است.
آینده خدمات IoT NTN LoRaWAN با استفاده از ماهوارهها امیدوارکننده و هیجانانگیز است! پیشرفتهای فناوری، برنامهریزی استراتژیک و همکاری بین ذینفعان اکوسیستم LoRa Alliance کلید باز کردن پتانسیل کامل IoT ماهوارهای هستند. دیدن اینکه EchoStar Mobile، Lacuna Space و Plan-S پیشتاز استفاده از فناوری ماهوارهای برای اتصال IoT با راهکارهای ماهوارهای GEO و LEO هستند که راه را برای آیندهای متصلتر و پایدارتر هموار میکنند، هیجانانگیز است.
منبع: iotforall