Qu'est-ce qu'un réseau de capteurs sans fil à faible consommation ?

Les progrès technologiques ont facilité la collecte de données à la maison, dans les entrepôts et sur les étages de production, et à travers les villes. Au fur et à mesure que ces données sont collectées et interprétées, les décideurs peuvent désormais en faire un usage significatif. Ces avancées créent ce qu'on appelle l'Internet des objets (IoT), l'Internet de tout (merci Cisco !), ou comme on l'appelait autrefois, la communication Machine to Machine (M2M). Les gestionnaires de la ville, les entreprises et les citoyens sont (et seront) les bénéficiaires des informations créées à partir de ces flux de données. Mais dans la grande majorité des cas, les personnes qui ont voulu accéder à ces données n'ont pas pu les obtenir. À ce jour, les solutions existantes ont une couverture réseau trop limitée, sont trop gourmandes en énergie, ou les deux. Cependant, cette situation évolue rapidement avec la création de réseaux de capteurs sans fil de faible puissance. Désormais, toutes ces données peuvent être collectées et transmises aux personnes qui en ont besoin.

Pour comprendre ce qu'est un réseau de capteurs sans fil à faible consommation et comment il fonctionne, nous avons rédigé cet article. Il répond aux questions clés :d'où viennent toutes ces données et quelle est la quantité d'énergie utilisée pour les obtenir ? Pour commencer, nous allons prendre du recul et décrire ce qu'est un réseau de capteurs sans fil, nous sommes donc tous sur la même longueur d'onde.

Réseaux de capteurs sans fil (WSN)

Un réseau de capteurs sans fil (WSN) est un groupe de dispositifs indépendants répartis dans l'espace qui collectent des données en mesurant les conditions physiques ou environnementales. Certaines des conditions mesurées sont :la température, la pression, l'humidité, la position, les informations d'utilisation, l'éclairage et le son. Ces relevés, sous forme de données, transitent par le réseau, sont rassemblés et organisés, puis livrés à l'utilisateur final. Les WSN sont déjà utilisés pour de nombreuses applications telles que la surveillance et le contrôle des processus industriels, les contrôles des systèmes électriques et la surveillance de la santé humaine.

Traditionnellement, ces WSN ont tendance à avoir besoin de beaucoup d'énergie pour fonctionner, mais la diminution des besoins en énergie du système augmente la durée de vie des capteurs et crée de l'espace pour les applications alimentées par batterie. Les appareils alimentés par batterie permettent de nombreux cas d'utilisation et ouvrent des opportunités pour les applications à faible retour sur investissement. C'est là que les réseaux de capteurs sans fil à faible consommation entrez.

Réseaux de capteurs sans fil basse consommation

La clé pour prolonger la durée de vie de WSN est de concevoir des réseaux de capteurs sans fil qui minimisent la consommation d'énergie des capteurs sans fil appareils , d'où le nom "faible puissance". Pour réduire la consommation électrique globale, les réseaux de capteurs sans fil à faible consommation contrôlent le temps d'activité ou le « temps d'éveil » des appareils (comme une radio ou un microcontrôleur) et limitent la consommation de courant lorsqu'ils sont « en sommeil ». Ces réseaux y parviennent en faisant varier les modes de réglage de l'alimentation des appareils, tels que les modes « toujours allumé », « veille » ou « hibernation ».

Par exemple, pensez à un capteur de température à distance basique qui collecte des données sur une longue période de temps. En mode « actif », l'appareil utilise de l'énergie pour prendre des mesures de température et manipuler les données à l'aide d'un algorithme sophistiqué de filtrage du bruit, mais l'appareil n'a pas à le faire en permanence. Lorsqu'il n'est pas en mode actif, le microcontrôleur peut revenir en mode veille jusqu'à ce que d'autres mesures d'échantillons soient prises. Ensuite, à intervalles réguliers, l'horloge et le calendrier en temps réel (RTCC) sortiront du mode veille pour voir s'il y a une autre tâche à effectuer. Sinon, il se remettra en veille, économisant ainsi la consommation d'énergie. Lorsque le temps de fonctionnement du microcontrôleur est géré et contrôlé intelligemment, la consommation globale d'énergie est considérablement réduite.

Un cas d'utilisation idéal pour les réseaux de capteurs sans fil à faible consommation est dans les applications « villes intelligentes ». La technologie de réseau à faible consommation est optimale pour surveiller l'état de choses telles que le stationnement, les lampadaires, le contrôle de la circulation, les systèmes de transport municipaux (bus), le déneigement, la collecte des déchets et la sécurité publique. Les données sont collectées à partir de ces appareils, puis interprétées en informations significatives dans un format qui permet aux employés de la ville de prendre des décisions éclairées sur l'allocation des ressources et la prestation des services. Dans de nombreux cas, les réponses aux conditions changeantes peuvent être faites à l'avance et automatisées, ce qui donne une « ville intelligente ».

Qui construit des WSN à faible consommation ?

Il existe plusieurs entreprises de machine à machine sans fil (M2M) qui construisent de puissants réseaux de capteurs sans fil à faible consommation. En voici quelques-uns :

SIGFOX

Les modems SIGFOX Ready™ fonctionnent avec une faible puissance de transmission et aucune synchronisation continue du réseau, ce qui génère des gains d'efficacité énergétique ainsi que des années de fonctionnalité. La consommation électrique typique d'un modem SIGFOX Ready™ varie de 20mA à 70mA et ils ne consomment presque rien lorsqu'ils sont inactifs. À l'heure actuelle, SIGFOX utilise un réseau de liaison montante uniquement et développe une fonctionnalité bidirectionnelle de nouvelle génération, mais sa technologie sous-jacente signifie que la liaison descendante n'aura pas de lien symétrique.

Technologie linéaire

Dust Networks, qui fait partie de Linear Technology, est une autre entreprise qui utilise le WSN à faible consommation. Leurs produits SmartMesh IP et SmartMesh WirelessHART sont conçus pour les environnements industriels difficiles qui nécessitent une faible puissance, une fiabilité et une évolutivité, et sont bien adaptés aux applications industrielles générales.

OnRamp sans fil

OnRamp Wireless fait également des progrès avec son réseau RPMA à faible consommation. Ce réseau permet la communication pour les compteurs résidentiels et commerciaux, et peut prendre en charge les capacités de comptage intelligent sur la même infrastructure réseau qui prend en charge l'automatisation du réseau, tout en utilisant l'efficacité énergétique.

Activité

Actility a aussi un pied dans la porte. Le service M2M de bout en bout d'Actility, ThingPark Wireless, offre un réseau bidirectionnel à faible consommation d'énergie qui permet une couverture de 2 à 5 km dans les zones urbaines denses et jusqu'à 15 km pour les applications rurales.

Laboratoires de liens

Link Labs construit ses réseaux de capteurs sans fil à faible consommation. Avec une sensibilité et une consommation d'énergie de pointe, une pile de protocoles flexible et des liaisons montantes et descendantes symétriques, le réseau de capteurs sans fil à faible consommation de Link Labs est une plate-forme idéale pour tout, des compteurs de stationnement et d'eau aux lampadaires et au suivi des actifs.

Conclusion

Un réseau de capteurs sans fil à faible consommation est une solution à moindre coût pour transférer et collecter des données dans l'espace IoT. En conservant et en limitant l'énergie utilisée par les appareils distants, les réseaux sans fil à faible consommation ouvrent un espace pour une variété de nouvelles applications dans l'écosystème IoT. En comprenant mieux les fonctionnalités de gestion de l'alimentation sur le WSN basse consommation, les ingénieurs sont sur la bonne voie pour développer des solutions sans fil vertes et économes en énergie. En écoutant nos clients et en fournissant une solution flexible via son protocole à faible consommation d'énergie étendu, Symphony Link, Link Labs ouvre la voie dans le développement de réseaux de capteurs sans fil à faible consommation.