Sieć Internetu Rzeczy w CI TASK

Żyjąc w społeczeństwie informacyjnym coraz większą wagę przywiązujemy do wszelkiego rodzaju informacji. Chcemy wiedzieć coraz więcej o otaczającym nas świecie. Kilkadziesiąt lat temu jedynym źródłem informacji na jakie byliśmy zdani były tylko i wyłącznie przetworzone oraz wyselekcjonowane informacje, pojawiające się w środkach masowego przekazu i publikacjach naukowych dostępnych w księgarniach czy bibliotekach. W ostatnich czasach, wraz z rozwojem Internetu, dostęp do danych i informacji uległ znacznemu ułatwieniu. Wystarczy komputer lub popularny ostatnio smartfon, aby w przeciągu kilku chwil uzyskać informacje, które nas interesują. Od pewnego czasu, wraz z rozwojem i znacznym spadkiem cen różnych elementów elektronicznych, coraz więcej ośrodków akademickich oraz naukowych, firm czy wreszcie zwykłych hobbystów zaczyna tworzyć i rozwijać różne autorskie projekty służące do monitorowania różnych aspektów życia codziennego. W naszej przestrzeni życiowej coraz częściej pojawiają się inteligentne liczniki mediów np. gazu, prądu czy wody przesyłające informacje w celu naliczenia odpowiednich opłat. Inteligentne systemy sterowania ogrzewaniem czy oświetleniem są coraz powszechniej stosowane w budownictwie. Zjawisko to zostało zdefiniowane i nazwane przez Kevina Ashtona jako Internet Rzeczy (Internet of Things w skrócie

IoT). Koncepcja ta zakłada komunikację pomiędzy różnego rodzaju obiektami świata rzeczywistego. Mogą to być urządzenia, pojazdy, konstrukcje oraz obiekty wykonujące pomiary środowiska przyrodniczego, które do tej pory nie przekazywały na zewnątrz informacji o swoim stanie. Poprzez umożliwienie zdalnego monitorowania uzyskujemy narzędzia do analizowania zachodzących procesów oraz wpływania na ich efektywność i racjonalność. Internet Rzeczy znajduje zastosowanie w bardzo różnych dziedzinach, jak choćby ochrona środowiska naturalnego, rolnictwo i hodowla, medycyna, inteligentne miasta, logistyka, przemysł. Przykładem zastosowania może być monitorowanie parametrów pracy infrastruktury technicznej przedsiębiorstwa. W szczególności można zastosować czujniki środowiskowe (temperatury, wilgotności, stężenia gazów i pyłów itp), czujniki drgań, przyśpieszenia, pola elektromagnetycznego i wiele innych. Pozwala to nadzorować poprawną, bezpieczną i wydajną pracę. W dzisiejszych czasach poważnym problemem na który napotykają twórcy urządzeń wykorzystujących koncepcję Internet of Things jest fakt zapewnienia łączności bezprzewodowej na duże dystanse przy jednoczesnym stosunkowo niskim poborze energii. Istniejące obecnie techniki transmisji (np.popularny standard IEEE 802.11b/g/n/ac nazywany WiFi) z racji wysokich przepustowości (nawet do 1Gbps), jest doskonałym rozwiązaniem na potrzeby komputerów i urządzeń przenośnych (np. smartfonów), jednak jego wykorzystanie niesie za sobą też pewne ograniczenia. Do najpoważniejszych należą stosunkowo duży pobór energii, jak i mocno ograniczony zasięg, rzadko kiedy przekraczający 100 metrów. Innym powszechnym rozwiązaniem, które jest znacznie mniej energochłonne jest standard IEEE 802.15.4 (Bluetooth). W swojej najnowszej wersji standard ten umożliwia transmisję danych przy bardzo niskim poborze energii elektrycznej. Rozwiązanie takie może być wykorzystane w urządzeniach działających według koncepcji IoT. Wadą tego rozwiązania jest mały zasięg, nie przekraczający kilku metrów. Urządzenia działające w ramach Internetu Rzeczy, wysyłając niewielkie ilości danych nie potrzebują wysokich przepływności, bardziej kluczowy dla nich jest zasięg oraz niski pobór energii elektrycznej. Wykorzystanie popularnych, nielicencjonowanych pasm transmisji 2.4 GHz oraz 5 GHz jest dosyć mocno obwarowane prawnie: nie można zwiększać mocy nadawania urządzeń nadawczych powyżej określonych, ustawowo regulowanych, wartości. Dodatkowo fale o tej długości bardzo trudno propagują się w warunkach miejskich lub przeszkód terenowych. Odpowiedzią rynku na tego rodzaju potrzeby są sieci typu Low Power Wide Area Network (LPWAN). Rozwiązania z tej rodziny sieci charakteryzują się dużym, bezprzewodowym zasięgiem oraz niskim zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Jedną z obiecujących technologii LPWAN jest LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), wykorzystująca w Europie ogólnodostępne pasmo 868 MHz i zapewniająca zasięg dochodzący do 20 km. Ponadto urządzenia nadawcze w tej technologii mają niskie zapotrzebowanie energetyczne i obliczeniowe, dzięki czemu możliwe jest stworzenie urządzeń pomiarowych, które będą w stanie pracować kilka miesięcy na zasilaniu bateryjnym.

Centrum Informatyczne TASK, wychodząc naprzeciw rosnącemu zapotrzebowaniu na usługi związane z koncepcją IoT, rozpoczęło własne badania nad rozwojem infrastruktury na terenie Trójmiasta. Sieć LoRaWAN TASK została stworzona z myślą o wsparciu rozwoju innych projektów badawczych, jako infrastruktura dostępowa dla różnych urządzeń. Zarejestrowani użytkownicy mogą dołączać własne urządzenia wysyłające specyficzne dane pomiarowe, które są następnie gromadzone w bazie danych, analizowane i wizualizowane za pomocą autorskiego oprogramowania. W ramach tych prac została również uruchomiona sieć dostępowa na terenie kampusu Politechniki Gdańskiej. Planując budowę tego typu sieci zdano sobie sprawę, że kluczowe jest zbadanie działania urządzeń w różnych warunkach propagacji fal oraz zbadanie jak odległość od poszczególnych węzłów wpływa na jakość oraz stabilność transmisji. W tym celu zdecydowano się prowadzić badania z wykorzystaniem dwóch laboratoriów. Pierwszym z nich było Morskie Internetowe Laboratorium (MILA), drugim Bezzałogowy Statek Powietrzny (BSP).

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.