अदृश्य महामार्गांवरून मार्गक्रमण: सेन्सर नेटवर्क्ससाठी वायरलेस कम्युनिकेशन प्रोटोकॉलचा सखोल अभ्यास

आपल्या अधिकाधिक कनेक्टेड जगात, एक अदृश्य क्रांती सुरू आहे. हे एक जग आहे जे टोकियोमधील एका पुलाच्या स्ट्रक्चरल अखंडतेचे निरीक्षण करणारे, कॅलिफोर्नियातील एका द्राक्षांच्या मळ्यातील मातीतील ओलावा, सिंगापूरसारख्या स्मार्ट शहरातील हवेची गुणवत्ता ते बर्लिनमधील हॉस्पिटलमधील रुग्णांच्या महत्त्वपूर्ण लक्षणांचे निरीक्षण करणारे लहान, बुद्धिमान सेन्सर्सद्वारे चालवले जाते. वायरलेस सेन्सर नेटवर्क्स (WSNs) म्हणून ओळखले जाणारे हे प्रचंड, इंटरकनेक्टेड सिस्टीम, इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) ची मध्यवर्ती मज्जासंस्था तयार करतात. परंतु हे अब्जावधी उपकरणे एकमेकांशी आणि क्लाउडशी कसे बोलतात? याचे उत्तर वायरलेस कम्युनिकेशन प्रोटोकॉलच्या एका जटिल आणि आकर्षक जगात आहे – हे अदृश्य महामार्ग आहेत जे आपला डेटा वाहून नेतात.

योग्य प्रोटोकॉल निवडणे हा IoT सोल्यूशन डिझाइन करताना सर्वात महत्त्वाच्या निर्णयांपैकी एक आहे. हे प्रत्येक गोष्टीवर परिणाम करते: बॅटरीचे आयुष्य, ऑपरेशनल रेंज, डेटा स्पीड, नेटवर्क आकार, सुरक्षा आणि अंतिम मालकीची एकूण किंमत. हा गाइड सर्वात प्रमुख वायरलेस कम्युनिकेशन प्रोटोकॉलचे सर्वसमावेशक अन्वेषण प्रदान करतो, ज्यामुळे अभियंते, डेव्हलपर आणि निर्णय घेणारे यांना मजबूत, कार्यक्षम आणि स्केलेबल सेन्सर नेटवर्क तयार करण्यासाठी या गुंतागुंतीच्या लँडस्केपमध्ये नेव्हिगेट करण्यास मदत होते.

WSNs मध्ये प्रोटोकॉल स्टॅक समजून घेणे

विशिष्ट प्रोटोकॉलमध्ये जाण्यापूर्वी, हे समजून घेणे आवश्यक आहे की वायरलेस कम्युनिकेशन ही एक एकाश्म संस्था नाही. हे स्तरांमध्ये संरचित आहे, ज्याला ओपन सिस्टम्स इंटरकनेक्शन (OSI) मॉडेलसारख्या मॉडेलद्वारे संकल्पनात्मक केले जाते. WSNs साठी, एक सरलीकृत स्टॅक अधिक व्यावहारिक असतो, परंतु मूळ कल्पना तीच राहते: प्रत्येक स्तर एक विशिष्ट कार्य हाताळतो, त्याच्यावरील आणि खालील स्तरांपासून त्याची गुंतागुंत कमी करतो.

आमच्या उद्देशांसाठी, आम्ही वायरलेस कनेक्टिव्हिटीसाठी सर्वात महत्वाच्या स्तरांवर लक्ष केंद्रित करू:

• फिजिकल लेयर (PHY): हा सर्वात खालचा स्तर आहे, जो एअरवेव्हवर कच्चे बिट्स प्रसारित करण्यासाठी जबाबदार आहे. हे फ्रिक्वेन्सी बँड (उदा. 2.4 GHz, 868 MHz), मॉड्युलेशन तंत्र आणि डेटा रेट्ससारखे पॅरामीटर्स परिभाषित करते.
• डेटा लिंक लेयर (MAC): मीडिया ऍक्सेस कंट्रोल (MAC) लेयर डिव्हाइसेस सामायिक वायरलेस माध्यमामध्ये प्रवेश कसा करतात, त्रुटी शोधणे आणि सुधारणे आणि डेटा पॅकेट फ्रेम करणे व्यवस्थापित करते. येथेच बरीच 'लो-पॉवर मॅजिक' घडते.
• नेटवर्क लेयर: हा स्तर डेटा पॅकेटला त्यांच्या स्त्रोतापासून त्यांच्या गंतव्यस्थानापर्यंत रूट करण्यासाठी जबाबदार आहे, जे मेश टोपोलॉजीसारख्या जटिल मल्टी-हॉप नेटवर्कमध्ये विशेषतः महत्वाचे आहे.

पॉवर-रिच वातावरणासाठी डिझाइन केलेल्या पारंपारिक इंटरनेट प्रोटोकॉलच्या विपरीत, WSN प्रोटोकॉल विशिष्ट मर्यादांच्या आधारावर तयार केले जातात: दीर्घ बॅटरी आयुष्यासाठी अत्यंत कमी वीज वापर, सेन्सर नोड्सवर मर्यादित प्रोसेसिंग पॉवर आणि मेमरी, डेटा नुकसानासाठी सहनशीलता आणि संभाव्यतः हजारो किंवा लाखो डिव्हाइसेसमध्ये स्केल करण्याची आवश्यकता.

प्रोटोकॉल निवडण्यासाठी मुख्य घटक

एकही 'सर्वोत्तम' प्रोटोकॉल नाही. इष्टतम निवड नेहमीच ऍप्लिकेशननुसार आवश्यक असलेल्या प्रतिस्पर्धी गरजा संतुलित करते. विचारात घेण्यासाठी येथे महत्त्वपूर्ण घटक आहेत:

रेंज

तुमची सिग्नल किती दूर जाण्याची गरज आहे? हा पहिला आणि सर्वात मूलभूत प्रश्न आहे. प्रोटोकॉलची श्रेणीनुसार विस्तृतपणे विभागणी केली जाते:

• शॉर्ट-रेंज (100 मीटरपेक्षा कमी): पर्सनल एरिया नेटवर्क्स (PANs) आणि स्मार्ट होम, फॅक्टरी फ्लोअर किंवा वेअरेबल डिव्हाइससारख्या स्थानिक वातावरणासाठी आदर्श. BLE आणि Zigbee चा समावेश आहे.
• मिडीयम-रेंज (1 किलोमीटरपर्यंत): कॅम्पस-व्यापी किंवा बिल्डिंग-टू-बिल्डिंग कनेक्टिव्हिटीसाठी योग्य. Wi-Fi HaLow या श्रेणीत बसतो.
• लाँग-रेंज (1 ते 10+ किलोमीटर): स्मार्ट शहरे, शेती आणि लॉजिस्टिक्समध्ये वापरल्या जाणार्‍या लो-पॉवर वाइड-एरिया नेटवर्क्स (LPWANs) साठी आवश्यक. LoRaWAN आणि NB-IoT चा समावेश आहे.

डेटा रेट (बँडविड्थ)

तुम्हाला किती डेटा पाठवण्याची आवश्यकता आहे आणि किती वेळा? डेटा रेट, रेंज आणि वीज वापर यामध्ये थेट संबंध आहे.

• लो डेटा रेट (kbps): तापमान वाचन, दरवाजाची स्थिती किंवा GPS समन्वय यासारखे लहान, क्वचित पॅकेट पाठवण्यासाठी पुरेसे आहे. बहुतेक LPWAN आणि शॉर्ट-रेंज IoT प्रोटोकॉल येथे कार्य करतात.
• हाय डेटा रेट (Mbps): सुरक्षा कॅमेऱ्यावरून व्हिडिओ स्ट्रीमिंग करणे किंवा मोठे फर्मवेअर अपडेट्स हस्तांतरित करण्यासारख्या ऍप्लिकेशन्ससाठी आवश्यक. Wi-Fi या क्षेत्रात प्रभावी प्रोटोकॉल आहे.

वीज वापर

बॅटरीवर चालणाऱ्या सेन्सर्ससाठी, हा बहुतेक वेळा सर्वात महत्वाचा घटक असतो. सामान्यतः अनेक वर्षांचे बॅटरीचे आयुष्य मिळवणे हे उद्दिष्ट असते. WSNs साठी डिझाइन केलेले प्रोटोकॉल विविध ऊर्जा-बचत तंत्रांचा वापर करतात, जसे की डीप-स्लीप मोड, किमान ट्रांसमिशन वेळ आणि कार्यक्षम MAC स्तर.

नेटवर्क टोपोलॉजी

डिव्हाइसेसची रचना कशी असेल आणि ते एकमेकांशी कसे संवाद साधतील?

• स्टार टोपोलॉजी: सर्व नोड्स थेट सेंट्रल गेटवेला जोडलेले असतात. हे नोड्ससाठी सोपे आणि ऊर्जा-कार्यक्षम आहे परंतु त्यात सिंगल पॉइंट ऑफ फेल्युअर आहे आणि गेटवेच्या पोहोचनुसार मर्यादित रेंज आहे. LoRaWAN आणि NB-IoT हे वापरतात.
• मेश टोपोलॉजी: नोड्स एकमेकांशी संवाद साधू शकतात, गेटवेच्या थेट रेंजच्या बाहेर असलेल्या नोड्ससाठी संदेश रिले करतात. हे एक लवचिक, स्व-उपचार करणारे नेटवर्क तयार करते जे मोठे, जटिल क्षेत्र व्यापू शकते. Zigbee आणि Z-Wave ही प्रमुख उदाहरणे आहेत.
• पीअर-टू-पीअर: डिव्हाइसेस सेंट्रल हबशिवाय एकमेकांशी थेट कनेक्ट होऊ शकतात, जसे की क्लासिक ब्लूटूथमध्ये दिसते.

स्केलेबिलिटी आणि सुरक्षा

तुमच्या नेटवर्कला आत्ता आणि भविष्यात किती डिव्हाइसेस सपोर्ट करण्याची आवश्यकता असेल? प्रोटोकॉल आवश्यक घनता आणि नोड्सची संख्या हाताळू शकतो याची खात्री करा. याव्यतिरिक्त, सुरक्षा ही अत्यावश्यक आहे. डेटा गोपनीयतेसाठी AES एन्क्रिप्शन आणि अनधिकृत प्रवेश प्रतिबंधित करण्यासाठी प्रमाणीकरण यंत्रणांसारख्या प्रोटोकॉलच्या अंगभूत सुरक्षा वैशिष्ट्यांचे नेहमी मूल्यांकन करा.

खर्च आणि इकोसिस्टम

प्रति-नोड हार्डवेअर (चिपसेट) खर्च आणि कोणतेही नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चर किंवा डेटा सदस्यता शुल्क (विशेषतः सेल्युलर IoT साठी) विचारात घ्या. पुढे, डेव्हलपमेंट किट, समुदाय समर्थन आणि प्रमाणित व्यावसायिकांच्या उपलब्धतेसह प्रोटोकॉलच्या इकोसिस्टमच्या परिपक्वतेचे मूल्यांकन करा.

शॉर्ट-रेंज प्रोटोकॉलमध्ये सखोल अभ्यास

हे प्रोटोकॉल स्थानिक-क्षेत्र कनेक्टिव्हिटीचे महत्त्वाचे घटक आहेत, जे आपल्या स्मार्ट होमपासून कनेक्टेड फॅक्टरींपर्यंत सर्व गोष्टी चालवतात.

Zigbee (IEEE 802.15.4)

Zigbee हे IEEE 802.15.4 फिजिकल आणि MAC स्तरांवर आधारित एक परिपक्व आणि मजबूत मानक आहे. त्याचे शक्तिशाली मेश नेटवर्किंग क्षमता हे वैशिष्ट्य आहे.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: कमी वीज वापर, कमी डेटा दर (250 kbps पर्यंत) आणि हजारो नोड्ससह मोठ्या, स्व-उपचार करणारे मेश नेटवर्कसाठी समर्थन. हे जागतिक स्तरावर उपलब्ध असलेल्या 2.4 GHz बँडमध्ये प्रामुख्याने कार्य करते.
• फायदे: लवचिक, मोठ्या प्रमाणावर स्थानिक नेटवर्क तयार करण्यासाठी उत्कृष्ट. कनेक्टिव्हिटी स्टँडर्ड्स अलायन्स (CSA) द्वारे मजबूत उद्योग समर्थन आणि मानकीकरण. अंगभूत AES-128 एन्क्रिप्शनसह सुरक्षित.
• तोटे: 2.4 GHz बँड गर्दीचा असू शकतो, ज्यामुळे Wi-Fi आणि ब्लूटूथमुळे संभाव्य हस्तक्षेप होऊ शकतो. उच्च-बँडविड्थ ऍप्लिकेशन्ससाठी डेटा दर अपुरा आहे.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स: स्मार्ट होम ऑटोमेशन (लाइट्स, थर्मोस्टॅट, सेन्सर्स), बिल्डिंग ऑटोमेशन, औद्योगिक नियंत्रण प्रणाली आणि स्मार्ट ऊर्जा मीटरिंग.

ब्लूटूथ लो एनर्जी (BLE)

मूलतः पर्सनल एरिया नेटवर्क्ससाठी डिझाइन केलेले, BLE IoT मध्ये एक प्रभावी शक्ती बनले आहे. हे डिव्हाइसेस दरम्यान डेटाचे लहान, अनियमित स्फोट पाठवण्यासाठी ऑप्टिमाइझ केलेले आहे.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: अत्यंत कमी वीज वापर, डिव्हाइसेसला कॉइन-सेल बॅटरीवर अनेक वर्षे चालण्याची परवानगी देते. स्मार्टफोनमध्ये सर्वव्यापी, त्यांना एक नैसर्गिक गेटवे बनवते. 2.4 GHz बँडमध्ये कार्य करते.
• फायदे: कमी खर्च, प्रचंड इकोसिस्टम, अक्षरशः सर्व आधुनिक मोबाइल डिव्हाइसेसमध्ये मूळ समर्थन. ब्लूटूथ मेशसारख्या अलीकडील जोडण्यांनी साध्या पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शनच्या पलीकडे त्याची क्षमता वाढवली आहे.
• तोटे: मर्यादित रेंज (सामान्यतः 10-50 मीटर). गर्दीच्या 2.4 GHz बँडमध्ये व्यत्ययांना संवेदनाक्षम. Zigbee पेक्षा मेश अंमलबजावणी कमी परिपक्व आहे.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स: वेअरेबल्स (फिटनेस ट्रॅकर्स, स्मार्टवॉच), आरोग्य सेवा निरीक्षण, बीकनसह ऍसेट ट्रॅकिंग (रिटेल, म्युझियम) आणि ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स.

Z-Wave

Z-Wave हा एक मालकीचा प्रोटोकॉल आहे जो प्रामुख्याने निवासी स्मार्ट होम मार्केटवर केंद्रित आहे. हे त्याच्या विश्वासार्हतेसाठी आणि इंटरऑपरेबिलिटीसाठी ओळखले जाते.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: सब-1 GHz बँडमध्ये (उदा. उत्तर अमेरिकेत 908 MHz, युरोपमध्ये 868 MHz) कार्य करते, जे 2.4 GHz बँडपेक्षा कमी गर्दीचे आहे आणि 2.4 GHz बँडपेक्षा भिंतींमधून चांगले सिग्नल पेनिट्रेशन देते. हे 232 पर्यंत डिव्हाइसेसचे व्यवस्थापित करण्यास सोपे मेश नेटवर्कला समर्थन देते.
• फायदे: उच्च विश्वासार्हता आणि कमी हस्तक्षेप. एक मजबूत प्रमाणन कार्यक्रम वेगवेगळ्या निर्मात्यांच्या डिव्हाइसेसमध्ये इंटरऑपरेबिलिटी सुनिश्चित करतो.
• तोटे: मालकीचे तंत्रज्ञान (जरी मानक अधिक खुले होत आहे), कमी डेटा दर आणि Zigbee किंवा BLE च्या तुलनेत एक लहान इकोसिस्टम. प्रति नेटवर्क नोड्सची मर्यादित संख्या.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स: स्मार्ट लॉक, लाइटिंग कंट्रोल्स, थर्मोस्टॅट आणि निवासी सुरक्षा सेन्सर्ससारख्या स्मार्ट होम उत्पादनांवर पूर्णपणे लक्ष केंद्रित केले जाते.

Wi-Fi (IEEE 802.11)

मानक Wi-Fi त्याच्या उच्च बँडविड्थसाठी ओळखले जाते, परंतु पारंपारिकपणे बहुतेक WSN ऍप्लिकेशन्ससाठी ते खूप ऊर्जा वापरणारे आहे. तथापि, याची एक निश्चित भूमिका आहे.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: अतिशय उच्च डेटा दर (Mbps ते Gbps), विद्यमान आणि सर्वव्यापी नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चरचा लाभ घेणे. IP-नेटिव्ह कम्युनिकेशन.
• फायदे: विद्यमान IP नेटवर्कमध्ये सुलभ एकत्रीकरण. स्वतंत्र गेटवेची आवश्यकता नाही. उच्च-बँडविड्थ IoT डिव्हाइसेससाठी आदर्श.
• तोटे: उच्च वीज वापरामुळे ते बहुतेक बॅटरीवर चालणाऱ्या सेन्सर्ससाठी अनुपयुक्त आहे. जटिल सेटअप आणि सुरक्षा व्यवस्थापन (उदा. Wi-Fi क्रेडेन्शियल्स सामायिक करणे).
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स: स्मार्ट होम सुरक्षा कॅमेरे, व्हिडिओ डोअरबेल, डिजिटल साइनेज आणि IoT गेटवेजसाठी बॅकहॉल म्हणून. टीप: Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah) सारखी नवीन मानके जास्त रेंज आणि कमी वीज वापर देऊन या मर्यादांचे निराकरण करत आहेत, IoT स्पेसला अधिक थेट लक्ष्य करत आहेत.

लाँग-रेंज प्रोटोकॉल (LPWAN) एक्सप्लोर करणे

लो-पॉवर वाइड-एरिया नेटवर्क्स (LPWANs) हे एक परिवर्तनकारी तंत्रज्ञान आहे, जे शहरे, शेतात आणि लॉजिस्टिक्स साखळ्यांसारख्या विस्तृत भौगोलिक क्षेत्रांमध्ये तैनात केलेल्या सेन्सर्ससाठी कनेक्टिव्हिटी सक्षम करते.

LoRaWAN (लाँग रेंज वाइड एरिया नेटवर्क)

LoRaWAN हा एक अग्रगण्य LPWAN प्रोटोकॉल आहे जो त्याच्या असाधारण रेंज आणि लवचिकतेसाठी ओळखला जातो. हे LoRa अलायन्सद्वारे व्यवस्थापित केलेले एक खुले मानक आहे.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: चिरप स्प्रेड स्पेक्ट्रम (CSS) मॉड्युलेशन वापरते, जे अति-लांब-श्रेणीचे कम्युनिकेशन (किलोमीटर) प्रदान करते आणि व्यत्ययांना अत्यंत लवचिक आहे. अत्यंत कमी वीज वापर. परवाना नसलेल्या सब-1 GHz ISM बँड्सवर कार्य करते. स्टार-ऑफ-स्टार टोपोलॉजी वापरते.
• फायदे: उत्कृष्ट रेंज आणि बिल्डिंग पेनिट्रेशन. मोठ्या आणि वाढत्या इकोसिस्टमसह खुले मानक. पूर्ण नियंत्रणासाठी खाजगी नेटवर्क तैनात करण्याची किंवा सार्वजनिक नेटवर्क ऑपरेटर वापरण्याची लवचिकता.
• तोटे: कमी डेटा दर आणि परवाना नसलेल्या बँड्सवरील कर्तव्य चक्र मर्यादा डिव्हाइस किती वेळा प्रसारित करू शकते यावर मर्यादा घालतात. कमी-विलंबता किंवा कमांड-अँड-कंट्रोल ऍप्लिकेशन्ससाठी आदर्श नाही.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स: स्मार्ट शेती (माती सेन्सर्स, पशुधन ट्रॅकिंग), स्मार्ट मीटरिंग (पाणी, वायू), ऍसेट ट्रॅकिंग, स्मार्ट सिटी इन्फ्रास्ट्रक्चर (कचरा व्यवस्थापन, पार्किंग सेन्सर्स) आणि औद्योगिक मॉनिटरिंग.

Sigfox

Sigfox हा आणखी एक प्रमुख LPWAN खेळाडू आहे, परंतु तो जागतिक नेटवर्क सेवा प्रदाता म्हणून कार्य करतो. ग्राहक स्वतःचे नेटवर्क तैनात करण्याऐवजी त्याचे नेटवर्क वापरतात.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: अल्ट्रा-नॅरोबँड (UNB) तंत्रज्ञान वापरते, जे स्पेक्ट्रमचा अतिशय कार्यक्षम वापर आणि उत्कृष्ट रिसीव्हर संवेदनशीलता करण्यास अनुमती देते. अत्यंत कमी वीज आणि कमी खर्च. हे लहान, अनियमित संदेश पाठवण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे.
• फायदे: अंतिम वापरकर्त्यासाठी साधेपणा - नेटवर्क व्यवस्थापनाची आवश्यकता नाही. अतिशय कमी डिव्हाइस आणि कनेक्टिव्हिटी खर्च. एकच करार त्याच्या जागतिक नेटवर्कमध्ये प्रवेश प्रदान करतो.
• तोटे: एकाच ऑपरेटरसह मालकीचे तंत्रज्ञान. अतिशय मर्यादित डेटा पेलोड (12 बाइट्स अपलिंक, 8 बाइट्स डाउनलिंक) आणि प्रति दिवस संदेशांच्या संख्येवर कठोर मर्यादा. प्रामुख्याने एक-मार्गी कम्युनिकेशन, ज्यामुळे वारंवार डाउनलिंक नियंत्रणाची आवश्यकता असलेल्या ऍप्लिकेशन्ससाठी ते अनुपयुक्त ठरते.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स: साध्या अलार्म सिस्टम, मूलभूत ऍसेट ट्रॅकिंग, उपयुक्तता मीटर वाचन आणि साध्या स्थिती अद्यतनांची आवश्यकता असलेले ऍप्लिकेशन्स (उदा. 'चालू/बंद', 'भरलेले/रिक्त').

NB-IoT आणि LTE-M (सेल्युलर IoT)

नॅरोबँड-IoT (NB-IoT) आणि LTE-M (मशीन्ससाठी लाँग-टर्म इव्होल्यूशन) हे 3GPP द्वारे विद्यमान सेल्युलर नेटवर्कवर चालवण्यासाठी विकसित केलेले दोन LPWAN मानके आहेत. ते परवानाकृत स्पेक्ट्रमवर कार्य करतात, वाहक-दर्जाची विश्वासार्हता आणि सुरक्षा देतात.

• मुख्य वैशिष्ट्ये: नवीन नेटवर्क तयार करण्याची गरज नसताना विद्यमान 4G/5G इन्फ्रास्ट्रक्चरचा लाभ घेणे, विस्तृत-क्षेत्र कव्हरेज प्रदान करणे. परवानाकृत स्पेक्ट्रम म्हणजे कमी हस्तक्षेप आणि सेवेची चांगली गुणवत्ता.
• NB-IoT: अतिशय कमी डेटा दर, स्थिर डिव्हाइसेसची प्रचंड संख्या आणि उत्कृष्ट डीप-इनडोअर पेनिट्रेशनसाठी ऑप्टिमाइझ केलेले. हे अशा डिव्हाइसेससाठी आदर्श आहे जे लहान प्रमाणात डेटा अनियमितपणे पाठवतात, जसे की तळघरात स्थापित केलेले स्मार्ट मीटर.
• LTE-M: NB-IoT पेक्षा जास्त डेटा दर, कमी विलंबता आणि डिव्हाइस मोबिलिटीसाठी समर्थन (सेल टॉवर्स दरम्यान हस्तांतरण) आणि व्हॉइस (VoLTE) देखील देते. हे अधिक मागणी असलेल्या ऍप्लिकेशन्ससाठी योग्य आहे.
• फायदे: उच्च विश्वासार्हता आणि सुरक्षा. रोमिंग कराराद्वारे जागतिक कव्हरेज. मोबाइल ऍसेट्स (LTE-M) आणि पोहोचण्यास कठीण असलेल्या ठिकाणांसाठी (NB-IoT) उत्कृष्ट.
• तोटे: LoRaWAN किंवा Sigfox पेक्षा सामान्यतः जास्त वीज वापर. मोबाइल नेटवर्क ऑपरेटरकडून सिम कार्ड आणि डेटा प्लॅन आवश्यक आहे, ज्याचा अर्थ जास्त आवर्ती खर्च येऊ शकतो.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स (NB-IoT): स्मार्ट उपयुक्तता मीटरिंग, स्मार्ट सिटी सेन्सर्स (पार्किंग, लाइटिंग), बिल्डिंग ऑटोमेशन, कृषी मॉनिटरिंग.
• सामान्य ऍप्लिकेशन्स (LTE-M): फ्लीट व्यवस्थापन, ऍसेट ट्रॅकिंग, कनेक्टेड हेल्थकेअर डिव्हाइसेस, वेअरेबल्स आणि पॉइंट-ऑफ-सेल टर्मिनल.

ऍप्लिकेशन-लेयर प्रोटोकॉल: डेटाचा अर्थ लावणे

वर दिलेले प्रोटोकॉल महामार्ग तयार करत असताना, ऍप्लिकेशन-लेयर प्रोटोकॉल त्या महामार्गावर बोलली जाणारी भाषा परिभाषित करतात. ते क्लाउड प्लॅटफॉर्मद्वारे सेन्सरमधील डेटा समजला जाईल याची खात्री करतात.

MQTT (मेसेज क्यूइंग टेलिमेट्री ट्रान्सपोर्ट)

MQTT हा एक लाइटवेट, पब्लिश/सबस्क्राइब मेसेजिंग प्रोटोकॉल आहे जो IoT साठी डी-फॅक्टो मानक बनला आहे. डिव्हाइस थेट सर्व्हरला पोल करण्याऐवजी, ते सेंट्रल ब्रोकरवरील 'विषया'वर संदेश प्रकाशित करते. इतर ऍप्लिकेशन्स संदेश प्राप्त करण्यासाठी त्या विषयाची सदस्यता घेतात. हे डीकपलिंग कमी-पॉवर, अविश्वसनीय नेटवर्कसाठी अविश्वसनीयपणे कार्यक्षम आहे.

CoAP (कन्स्ट्रेंड ऍप्लिकेशन प्रोटोकॉल)

CoAP हे HTTP चे लाइटवेट व्हर्जन बनवण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे, जे मर्यादित डिव्हाइसेस आणि नेटवर्कसाठी तयार केलेले आहे. हे HTTP प्रमाणेच रिक्वेस्ट/रिस्पॉन्स मॉडेल वापरते परंतु कार्यक्षमतेसाठी UDP वर चालते. नियंत्रित नेटवर्कमध्ये थेट क्वेरी करणे आवश्यक असलेल्या डिव्हाइसेससाठी हा एक चांगला पर्याय आहे.

उदयोन्मुख लँडस्केप आणि भविष्यातील ट्रेंड

WSN प्रोटोकॉलचे जग सतत विकसित होत आहे. पाहण्यासारखे महत्त्वाचे ट्रेंड:

• मॅटरसह इंटरऑपरेबिलिटी: स्मार्ट होमसाठी, मॅटर मानक (प्रमुख तंत्रज्ञान कंपन्यांनी समर्थित) एक एकीकृत ऍप्लिकेशन स्तर तयार करण्याचे उद्दिष्ट ठेवते जे Wi-Fi आणि थ्रेड (Zigbee प्रमाणे IPv6-आधारित मेश प्रोटोकॉल) सारख्या प्रोटोकॉलवर कार्य करते, जे वेगवेगळ्या ब्रँड्सच्या डिव्हाइसेसमध्ये खऱ्या इंटरऑपरेबिलिटीचे वचन देते.
• 5G चा उदय: 5G उच्च वेगासाठी ओळखले जात असले तरी, त्याचे प्रचंड मशीन-टाइप कम्युनिकेशन्स (mMTC) तपशील कमी-पॉवर IoT डिव्हाइसेसच्या अत्यंत उच्च घनतेला समर्थन देण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे, ज्यामुळे सेल्युलर IoT च्या क्षमतांना आणखी प्रोत्साहन मिळते.
• एजवर AI: सेन्सर नोड्स अधिक शक्तिशाली होत असताना, डिव्हाइसवर थेट अधिक डेटा प्रोसेसिंग केले जाऊ शकते ('एज कंप्यूटिंग'). हे प्रसारित करण्याची आवश्यकता असलेल्या कच्च्या डेटाचे प्रमाण कमी करते, वीज आणि बँडविड्थ वाचवते आणि सतत स्ट्रीमिंगपासून अनियमित, अंतर्दृष्टी-आधारित अद्यतनांपर्यंत कम्युनिकेशन पॅटर्न बदलते.
• मल्टी-प्रोटोकॉल डिव्हाइसेस: आम्ही अधिक डिव्हाइसेस आणि गेटवेज पाहत आहोत जे एकाधिक रेडिओ समाविष्ट करतात (उदा. स्थानिक कमिशनिंगसाठी BLE आणि लांब-श्रेणी डेटा बॅकहॉलसाठी LoRaWAN), जे दोन्ही जगातील सर्वोत्तम देतात.

निष्कर्ष: तुमच्या प्रोजेक्टसाठी योग्य प्रोटोकॉल निवडणे

वायरलेस कम्युनिकेशनचे अदृश्य महामार्ग विविध आणि उद्देश-निर्मित आहेत. असा कोणताही एक प्रोटोकॉल नाही जो त्या सर्वांवर राज्य करतो. यशस्वी WSN तैनातीचा प्रवास तुमच्या ऍप्लिकेशनच्या अद्वितीय आवश्यकतांच्या संपूर्ण विश्लेषणाने सुरू होतो.

तुमच्या गरजांची प्रमुख घटकांशी तुलना करून सुरुवात करा: श्रेणी, डेटा दर, ऊर्जा अंदाजपत्रक, टोपोलॉजी, स्केल आणि खर्च. तुम्ही एक स्मार्ट होम उत्पादन तयार करत आहात ज्याला विश्वासार्ह आणि इंटरऑपरेबल असणे आवश्यक आहे? Zigbee किंवा Z-Wave हे तुमचे उत्तर असू शकते. वेअरेबल फिटनेस ट्रॅकर? BLE हा स्पष्ट पर्याय आहे. मोठ्या शेतात कृषी सेन्सर्स ट्रॅक करत आहात? LoRaWAN ची श्रेणी आणि खाजगी नेटवर्क क्षमता एक परिपूर्ण जुळणी आहे. देशभरात उच्च-मूल्यवान ऍसेट्स ट्रॅक करत आहात? LTE-M ची विश्वासार्हता आणि गतिशीलता अपरिहार्य आहे.

या शक्तिशाली प्रोटोकॉलमधील मूलभूत तडजोड समजून घेऊन, तुम्ही सेन्सर नेटवर्क डिझाइन आणि तयार करू शकता जे केवळ कनेक्टेडच नाहीत, तर कार्यक्षम, टिकाऊ आणि भविष्यासाठी तयार आहेत. डेटा क्रांती यावर अवलंबून आहे.