HART: پیشگام هیبریدی

پروتکل فرستنده/گیرنده از راه دور آدرس‌پذیر (HART) در دهه 1980 به عنوان پلی بین ارتباطات آنالوگ و دیجیتال ظهور کرد.

• اصل کار: HART یک سیگنال دیجیتال (کلیدزنی شیفت فرکانس) را بر روی حلقه جریان آنالوگ 4–20 میلی‌آمپر سنتی قرار می‌دهد.
• ویژگی‌های کلیدی:
• ارتباط دو طرفه
• تشخیص و پیکربندی دستگاه
• سازگاری با سیستم‌های قدیمی

مزایا

• ادغام یکپارچه با زیرساخت‌های آنالوگ موجود
• قابل اعتماد و به خوبی درک شده
• پشتیبانی شده توسط یک اکوسیستم وسیع از دستگاه‌های میدانی

محدودیت‌ها

• پهنای باند و نرخ داده محدود
• نیاز به سیم‌کشی فیزیکی
• واقعاً بی‌سیم نیست—اگرچه WirelessHART بعداً قابلیت‌های خود را گسترش داد

WirelessHART: گامی به سوی تحرک

WirelessHART بر اساس بنیاد HART ساخته شد و شبکه‌های مش و گره‌های بی‌سیم را معرفی کرد.

• معماری: دستگاه‌ها یک شبکه مش خود ترمیم‌شونده را تشکیل می‌دهند و از طریق رادیو IEEE 802.15.4 ارتباط برقرار می‌کنند.
• امنیت: رمزگذاری AES-128 و پروتکل‌های مدیریت شبکه، انتقال ایمن داده‌ها را تضمین می‌کنند.

مزایا

• حذف سیم‌کشی در مناطق خطرناک یا دورافتاده
• قابلیت همکاری با سیستم‌های HART موجود
• اثبات شده در صنایع فرآیندی مانند نفت و گاز و کارخانه‌های شیمیایی

محدودیت‌ها

• محدوده و مقیاس‌پذیری محدود
• مصرف برق بالاتر در مقایسه با فناوری‌های LPWAN

LoRa: توان کم، برد بلند

LoRa (برد بلند) یک تکنیک مدولاسیون است که در سیستم‌های LPWAN (شبکه گسترده کم‌مصرف) استفاده می‌شود و برای انتقال بسته‌های کوچک داده در فواصل طولانی ایده‌آل است.

• اصل کار: LoRa از مدولاسیون طیف گسترده chirp برای دستیابی به ارتباطات برد بلند با حداقل توان استفاده می‌کند.
• معماری شبکه: دستگاه‌ها با دروازه‌ها ارتباط برقرار می‌کنند که داده‌ها را از طریق شبکه‌های backhaul به سرورهای ابری منتقل می‌کنند.

مزایا

• مصرف برق فوق‌العاده کم
• برد تا 15 کیلومتر در مناطق روستایی
• ایده‌آل برای حسگرهای باتری‌دار

محدودیت‌ها

• نرخ داده محدود (برای نمونه‌برداری با فرکانس بالا مناسب نیست)
• نیاز به زیرساخت دروازه خصوصی یا مشترک

NB-IoT: اتصال درجه سلولی برای حسگرها

Narrowband IoT (NB-IoT) یک فناوری LPWAN مبتنی بر سلولی است که توسط 3GPP استاندارد شده است.

• اصل کار: NB-IoT در طیف LTE دارای مجوز کار می‌کند و اتصال ایمن و قابل اعتمادی را ارائه می‌دهد.
• ادغام: دستگاه‌ها مستقیماً به شبکه‌های مخابراتی متصل می‌شوند—نیازی به دروازه‌های خصوصی نیست.

مزایا

• پوشش گسترده با استفاده از زیرساخت‌های سلولی موجود
• امنیت قوی و QoS (کیفیت خدمات)
• ایده‌آل برای استقرار شهری و نفوذ عمیق داخلی

محدودیت‌ها

• مصرف برق بالاتر از LoRa
• هزینه‌های اشتراک و وابستگی به ارائه‌دهندگان مخابراتی

مقایسه استراتژیک

بی‌سیم به عنوان فلسفه: از سیگنال تا بینش

انتقال بی‌سیم چیزی بیش از یک ارتقاء فنی است—این یک تغییر در طرز فکر است. این اندازه‌گیری را از نقاط داده ایزوله به یک شبکه زنده از بینش تبدیل می‌کند. HART به ما صدا داد. WirelessHART به ما حرکت داد. LoRa و NB-IoT به ما دسترسی می‌دهند. در این تکامل، ما نه تنها حسگرهای بهتری می‌بینیم—بلکه سیستم‌های هوشمندتر، تصمیمات چابک‌تر و آینده‌ای که در آن داده‌ها به آسانی فکر جریان دارند.