Wat is gewichtloos?

Wat is gewichtloos?

Weightless is een van de vele levensvatbare spelers op het gebied van low power, wide-area network (LPWAN). De Weightless Special Interest Group (SIG) biedt drie verschillende protocollen - Weightless-N, Weightless-W en Weightless-P - die verschillende modaliteiten en gebruiksscenario's ondersteunen. Hieronder zullen we elk van deze protocollen introduceren en bespreken, enkele voordelen en overwegingen onderzoeken en enkele verschillen en overeenkomsten bekijken tussen Weightless en zijn concurrenten in de LPWAN-ruimte.

De gewichtloze normen

De Weightless-W-standaard

Deze open standaard Weightless-W is ontworpen om te werken in het TV-witruimtespectrum (TVWS). Weightless-W is een uitloper van wat Neul probeerde te ontwikkelen voordat ze door Huawei werden overgenomen. Het gebruik van TVWS is in theorie aantrekkelijk, omdat het profiteert van het goede ultrahoge frequentie (UHF) spectrum dat anders niet in gebruik is. In de praktijk kan het echter best lastig zijn. Ten eerste variëren de regels en voorschriften voor het gebruik van TVWS voor IoT en is het niet overal beschikbaar. Ook zijn eindknooppunten meestal ontworpen om slechts in een klein deel van het spectrum te werken, en het is gewoon onmogelijk om een ​​kleine antenne te bouwen die van 400 mHz tot 800 mHz kan gaan. In de ene stad heb je misschien een 500 mHz-kanaal beschikbaar, terwijl je in een andere misschien een 700 mHz-kanaal hebt, en het RF-systeem kan zich niet aanpassen aan beide (antennes, front-ends, enz.). Daarom klinkt TVWS in theorie goed, maar kan het ontbreken als het op toepassing aankomt.

TVWS terzijde, de Weightless-groep gebruikt veel behoorlijk geavanceerde modulatie voor de Weightless-W-standaard, inclusief quadrature amplitudemodulatie (QAM), met spreidingscodes die een groot aantal linkbudgetten mogelijk maken. Samen zorgen deze modulaties voor een interessante servicelaag met zeer hoge datasnelheden, wat het een zeer interessante standaard maakt.

Weightless-W is ideaal voor gebruik in de slimme olie- en gassector, omdat er waarschijnlijk TVWS beschikbaar is.

De Weightless-N-standaard

Weightless-N is een ultra smalband systeem dat erg lijkt op SigFox. Je kunt het zien als een op LoRa Alliance gebaseerde versie van SigFox. In plaats van een compleet end-to-end gesloten systeem te zijn, bestaat het uit een netwerk van partners. Het gebruikt hetzelfde modulatietype - differentiële BPSK - in smalle frequentiekanalen en is bedoeld voor uplink-sensorgegevens.

Nwave, een ontwikkelaar van IoT-hardware en -software, is de drijvende kracht achter de Weightless-N-lijn. Enkele van de nadelen van Nwave ten opzichte van bijvoorbeeld een op LoRa gebaseerd systeem, zijn de vereiste voor de temperatuurgecompenseerde kristaloscillator (TCXO) en het relatief ongebalanceerde linkbudget. Dit kan problematisch zijn omdat je een veel hogere gevoeligheid krijgt als je naar het basisstation gaat dan naar het eindknooppunt. Dit soort systemen moeten over het algemeen vertrouwen op een eenvoudiger FSK-downlinkbericht.

Weightless-N is ideaal voor sensorgebaseerde netwerken, temperatuurmetingen, tankniveaubewaking, meting en meer.

De Weightless-P-standaard

Weightless-P, dat naar verwachting begin 2016 wordt gelanceerd, is de nieuwste Weightless-technologie. Het biedt tweerichtingsfuncties en servicekwaliteitsniveaus, wat volgens ons erg belangrijk is. In termen van de onderliggende technologie is het 12,5 kHz-kanaal relatief smalbandig. Weightless gebruikt Gaussiaanse minimum shift keying (GMSK), wat een meer standaard modulatie is, en quadrature phase shift keying (QPSK), die veel geavanceerder is. In tegenstelling tot Weightless-N en -W, heeft Weightless-P geen TCXO nodig vanwege de bredere band MSK.

ubiik - een industrieel IoT-technologiebedrijf - heeft zich ontpopt als een leider in de ontwikkeling van Weightless-P. Het bereik voor Weightless-P wordt momenteel geschat op ongeveer twee kilometer, en in tegenstelling tot Weightless-N zal het waarschijnlijk niet geschikt zijn voor wide-area-netwerken. Dit komt omdat de gevoeligheid van de ontvanger van een 12 kHz minimum-shift keying (MSK)-kanaal niet in de buurt komt van wat je krijgt in een smal BPSK-kanaal.

Weightless-P is ideaal voor privénetwerken, meer geavanceerde gebruiksscenario's en zaken waarbij zowel uplinkgegevens als downlinkcontrole belangrijk zijn.

Voordelen en overwegingen

Kosten, capaciteit en oscillatie

Het basisstation voor smalbandsignalen is complexer in Weightless-protocollen, omdat het gebaseerd is op softwaregedefinieerde radio (SDR) hardware. Dit creëert honderden tot duizenden kleine binaire phase-shift keying (BPSK) kanalen. Hierdoor kun je veel capaciteit uit de architectuur halen, maar het creëert wel een duurder basisstation.

De Weightless-N-eindknooppunten kunnen ook duurder zijn, omdat ze mogelijk een temperatuurgecompenseerde kristaloscillator (TCXO) nodig hebben in plaats van een eenvoudig kristal. De TCXO is vereist, dus wanneer de temperatuur aan het eindknooppunt varieert, blijft de frequentie stabiel en verschuift niet. LoRa daarentegen is erg vergevingsgezind voor slechte oscillatoren (of kristallen met veel drift).

Bereik

De actieradius van Weightless-N en Weightless-W is ongeveer vijf kilometer in stedelijke omgevingen. Je hebt een positieve signaal-ruisverhouding (SNR) nodig om deze signalen te detecteren, maar er is veel minder ruis in kleine kanalen, wat dit soort bereik mogelijk maakt. Gecodeerde signalen met verwerkingsversterking hebben over het algemeen een breder kanaal nodig, dus ze hebben een hoger ruisniveau, maar u kunt signalen detecteren die zich onder de ruisvloer bevinden, wat tot andere voordelen leidt. Weightless-P biedt een bereik van ongeveer twee kilometer.

Open Standaard

Volgens de Weightless-groep:"Het is van cruciaal belang dat de technologie een open wereldwijde standaard is in plaats van een gepatenteerde technologie om lage kosten en een laag risico te garanderen, en om de keuze voor de gebruiker en voortdurende innovatie te maximaliseren."

Hoewel we geloven dat normen belangrijk zijn, is het belangrijkste om klanten op de markt te krijgen. Of je nu Weightless, SigFox, LoRa, Symphony Link of LoRaWAN gebruikt, het belangrijkste op dit moment is om een ​​end-to-end oplossing de deur uit te krijgen.

Vergelijkingen

Weightless-N vs. SigFox

Weightless-N en SigFox zijn vergelijkbaar vanuit een technologisch perspectief, maar ze zijn heel verschillend vanuit een go-to-market perspectief. Gewichtloos is een standaard, dus het is aan een ander bedrijf om er een IoT-oplossing omheen te maken. (Zoals we al zeiden, is N-Wave de leider op dit gebied en verkoopt het veel hardware voor Weightless-N aan bedrijven die een Weightless-netwerk proberen te creëren.) Aan de andere kant biedt SigFox een compleet out-of-the -box-oplossing.

Gewichtloos vs. LoRa &LoRaWAN

Weightless en LoRa bieden vanuit technologisch perspectief heel verschillende middelen om een ​​doel te bereiken. Maar functioneel lijken LoRaWAN en Weightless-N erg op elkaar, vooral omdat beide uplink-gerichte datasystemen zijn.

Als LoRa niet aantrekkelijk is voor een gebruiker omdat het radiosilicium uitsluitend afkomstig is van Semtech, is Weightless een goed alternatief voor iets dat gebaseerd is op een beschikbare standaard. De uitdaging voor ingenieurs of bedrijven zal zijn om te bepalen hoe er een IoT-systeem omheen kan worden gebouwd.

Weightless-P vs. Symphony Link

Link Labs en Weightless-P gaan beide achter zeer vergelijkbare use-cases aan, zoals privénetwerken, met hun Symphony Link- en Weightless-P-standaarden. De bereikprestaties van Symphony Link zijn aantoonbaar beter omdat het LoRa gebruikt in plaats van MSK.

Eerlijk gezegd weten we niet zoveel over Weightless als we zouden willen - en we zijn erg geïnteresseerd om meer te leren. Als je een expert bent in de ruimte, neem dan contact met ons op, want we willen graag wat lege plekken invullen en meer leren.

Samenvattend

We hopen dat dit artikel je heeft geholpen bij het beantwoorden van de vraag:"Wat is gewichtloos?". Als smalbandoplossingen voor u aantrekkelijk zijn, is Weightless-N zeker een technologie om te overwegen. Als u weet dat uw markt TVWS beschikbaar zal hebben, is Weightless-W echt interessant, en het is het bekijken waard. Weightless-P ziet eruit als een opwindend nieuw LPWAN-protocol, en we zullen de lancering ervan in 2016 bekijken. Het enige voorbehoud:het is ons onduidelijk hoeveel van Weightless over standaardisatie gaat en hoeveel over het pushen van de agenda van een bepaalde verkoper boven een andere. Dit is altijd een risico in open-standaardorganisaties en moet daarom zorgvuldig worden overwogen.