Πώς συνδέεται ένα δίκτυο έξυπνου οδοφωτισμού: Mesh, Cellular και το μοντέλο Gateway

• CMS, Έξυπνος αστικός φωτισμός

Σε ένα δίκτυο έξυπνου οδοφωτισμού, κάθε φωτιστικό πρέπει να κάνει δύο πράγματα: να επικοινωνεί με τα γύρω φωτιστικά και να στέλνει τα δεδομένα του στο cloud. Αυτές είναι δύο διαφορετικές εργασίες και οι πιο ισχυρές εγκαταστάσεις τις επιλύουν ξεχωριστά. Οι ελεγκτές φωτιστικών επικοινωνούν τοπικά μέσω ενός δικτύου RF mesh χαμηλής ισχύος, όπου κάθε κόμβος αναμεταδίδει για τους γείτονές του και το δίκτυο παρακάμπτει οποιονδήποτε κόμβο τεθεί εκτός λειτουργίας. Στη συνέχεια, τα δεδομένα τους φτάνουν στην πλατφόρμα μέσω μιας σύνδεσης cellular uplink, συνήθως συγκεντρωμένα, ώστε ένα μόντεμ να εξυπηρετεί μια ολόκληρη ομάδα αντί να υπάρχει μια κάρτα SIM σε κάθε ιστό. Βασισμένος σε ανοιχτά πρότυπα όπως τα Zhaga Book 18, DALI-2 και TALQ, αυτός ο διαχωρισμός επιτρέπει σε έναν δήμο ή έναν ενσωματωτή συστημάτων έξυπνης πόλης να συνδυάζει εξοπλισμό από διάφορους κατασκευαστές και να αντικαθιστά ένα επίπεδο χωρίς να επηρεάζει τα υπόλοιπα. Η Lusety κατασκευάζει τους ελεγκτές της και την πλατφόρμα cloud HORIZON πάνω σε αυτό το μοντέλο. Η τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας που θα επιλέξετε έχει πολύ μικρότερη σημασία από την αρχιτεκτονική που την περιβάλλει.

Τι κοστίζει μια κλειστή σύνδεση uplink κατά την ανανέωση του εξοπλισμού

Ο λόγος για τον οποίο αυτές οι δύο εργασίες πρέπει να παραμένουν ξεχωριστές φαίνεται την πρώτη φορά που μια πόλη αντικαθιστά τον εξοπλισμό της. Μια υποδοχή Zhaga Book 18 υπάρχει ώστε ένας ελεγκτής να μπορεί να αλλαχθεί χωρίς να πειραχτεί το φωτιστικό, επειδή η μονάδα LED και ο οδηγός συνήθως αντέχουν περισσότερο από τα ηλεκτρονικά ελέγχου που βρίσκονται πάνω τους. Αυτή η υπόσχεση ισχύει μόνο εάν η σύνδεση μέσω της οποίας επικοινωνεί ο ελεγκτής είναι επίσης ανοιχτή.

Όταν το πρωτόκολλο mesh και η διεπαφή της πλατφόρμας είναι κλειστού τύπου, ο ελεγκτής ενός νέου προμηθευτή δεν μπορεί να ενταχθεί στο δίκτυο που βρίσκεται ήδη στον δρόμο. Μια μερική ανανέωση σημαίνει τότε τη λειτουργία δύο παράλληλων δικτύων και δύο πλατφορμών ή την ταυτόχρονη αντικατάσταση κάθε ελεγκτή στην πόλη. Η υποδοχή παραμένει ανοιχτή ενώ το δίκτυο παραμένει κλειστό και το κλειστό μισό είναι αυτό που κοστίζει χρήματα.

Το uplink είναι επίσης ο τρόπος με τον οποίο ένας εγκατεστημένος στόλος παραμένει ενημερωμένος. Το υλικολογισμικό ενημερώνεται ασύρματα, επομένως οι περισσότερες αλλαγές δυνατοτήτων γίνονται στην πλευρά του λογισμικού και μόνο οι πραγματικά νέες δυνατότητες υλικού απαιτούν νέο εξοπλισμό. Εάν χάσετε τη δυνατότητα ενημέρωσης μέσω του δικού σας uplink, κάθε αλλαγή μετατρέπεται σε επιτόπια μετάβαση τεχνικού.

Πώς λειτουργεί το τοπικό δίκτυο mesh μεταξύ των φωτιστικών;

Οι ελεγκτές φωτιστικών επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μιας σύνδεσης RF χαμηλής ισχύος, οργανωμένης ως δίκτυο mesh. Κάθε ελεγκτής αναμεταδίδει μηνύματα για αυτούς που βρίσκονται κοντά του, ώστε τα δεδομένα να μην χρειάζεται να ταξιδεύουν από ένα κεντρικό σημείο προς κάθε συσκευή. Αυτό επεκτείνει την εμβέλεια και επιτρέπει στο δίκτυο να παρακάμπτει έναν κόμβο που αποσυνδέεται, ώστε το τμήμα πίσω από αυτόν να παραμένει συνδεδεμένο. Οι ελεγκτές της Lusety λειτουργούν με αυτόν τον τρόπο: αναμεταδίδουν μέσω του δικτύου RF mesh χαμηλής ισχύος και αναφέρουν στην πλατφόρμα cloud HORIZON μέσω του uplink.

Ο ελεγκτής συνδέεται στο φωτιστικό μέσω μιας υποδοχής Zhaga Book 18, η οποία καθορίζεται από την Zhaga Consortium για τη φυσική εφαρμογή, και μέσω του DALI-2 συμπεριλαμβανομένου του τμήματος D4i για τον έλεγχο. Και τα δύο είναι ανοιχτά, επομένως η ίδια φυσική διάταξη δέχεται ελεγκτές και αισθητήρες από περισσότερους από έναν κατασκευαστές.

Οι αισθητήρες κίνησης λειτουργούν 24 ώρες το 24ωρο. Η παροχή ρεύματος παραμένει ενεργή στο φωτιστικό ακόμη και όταν το ίδιο το φως είναι σβηστό, επομένως ο ελεγκτής δεν βρίσκεται ποτέ σε αναστολή λειτουργίας περιμένοντας να ενεργοποιηθεί και τίποτα δεν χρειάζεται να προθερμανθεί πριν ένα συμβάν κίνησης μετατραπεί σε φως.

Πώς φτάνουν τα δεδομένα στο cloud: cellular ανά συσκευή ή συγκεντρωτικό uplink;

Υπάρχουν δύο διαδρομές προς την πλατφόρμα. Στην πρώτη, ένας ελεγκτής φέρει το δικό του μόντεμ cellular και συνδέεται απευθείας στο cloud, κάτι που ταιριάζει σε αραιές ή απομονωμένες εγκαταστάσεις. Στη δεύτερη, ένας ελεγκτής gateway με μόντεμ συλλέγει δεδομένα από μια ομάδα φωτιστικών που αναμεταδίδουν μέσω του τοπικού δικτύου RF mesh και τα στέλνει σε μια ενιαία ροή, ώστε πολλοί ιστοί να μοιράζονται ένα μόνο cellular uplink. Για πυκνές εγκαταστάσεις, η δεύτερη διαδρομή μειώνει τόσο τον αριθμό των καρτών SIM όσο και τον αριθμό των στοιχείων που μπορούν να παρουσιάσουν βλάβη.

Η χωρητικότητα των κόμβων είναι ένα ξεχωριστό ζήτημα από το ασύρματο δίκτυο mesh. Στην ενσύρματη πλευρά ενός μεμονωμένου κόμβου, έως και 64 συσκευές μπορούν να μοιράζονται έναν ελεγκτή μέσω του ενσύρματου διαύλου DALI-2. Αυτό αποτελεί όριο στο πόσα φωτιστικά και αισθητήρες εξαρτώνται από έναν ελεγκτή, όχι στο πόσους ιστούς μπορεί να αναμεταδώσει το δίκτυο mesh σε ένα κοινόχρηστο uplink.

Στο επίπεδο του πίνακα, η μέτρηση είναι και πάλι διαφορετική. Το Light Keeper, ο ελεγκτής πίνακα της Lusety, παρακολουθεί και μετρά μια ολόκληρη γραμμή τροφοδοσίας, ελέγχοντας την παροχή σε μια ολόκληρη σειρά ιστών, ενώ κάθε ελεγκτής ιστού βλέπει μόνο το δικό του φωτιστικό.

LTE, NB-IoT ή LoRa: ποιο δίκτυο πρέπει να αναλάβει το uplink;

Για τις περισσότερες εγκαταστάσεις, το τυπικό δίκτυο cellular μέσω LTE είναι η ρεαλιστική προεπιλογή και είναι το uplink που χρησιμοποιεί η Lusety σήμερα. Παρέχει συνεχή, αδιάλειπτη παρακολούθηση και λειτουργεί οπουδήποτε υπάρχει κάλυψη κινητής τηλεφωνίας, στα ίδια δημόσια δίκτυα που χρησιμοποιεί ένα τηλέφωνο.

Το NB-IoT σχεδιάστηκε για μια πιο περιορισμένη περίπτωση: σπάνια μηνύματα από συσκευές που τροφοδοτούνται με μπαταρία σε δύσκολα σημεία. Το 3GPP το καθόρισε στο Release 13 σε έναν μόνο φορέα 180 kHz, με μέγιστη απώλεια ζεύξης 164 dB, περίπου 20 dB περισσότερο link budget από το παλαιότερο LTE, με αντάλλαγμα μέγιστους ρυθμούς περίπου 26 kbit/s στη λήψη και 62 kbit/s στην αποστολή. Για έναν σταθερό ελεγκτή οδοφωτισμού που τροφοδοτείται από το δίκτυο ρεύματος, η εξοικονόμηση μπαταρίας δεν προσφέρει τίποτα και το όριο της ταχύτητας μετάδοσης λειτουργεί εις βάρος της συνεχούς παρακολούθησης. Τα μόντεμ της Lusety υποστηρίζουν NB-IoT, ωστόσο δεν είναι το uplink που χρησιμοποιεί η Lusety. Η αντίθετη περίπτωση ισχύει, ωστόσο: αυτό το budget των 164 dB είναι υπαρκτό, επομένως σε μια γραμμή τροφοδοσίας όπου η κάλυψη LTE είναι αδύναμη, σε μια υπόγεια διάβαση ή σε ένα πυκνό αστικό περιβάλλον, το NB-IoT μπορεί να φτάσει σε μια συσκευή που το LTE δεν μπορεί.

Το LoRaWAN είναι μια εντελώς διαφορετική περίπτωση. Στην Ευρώπη λειτουργεί στη μη αδειοδοτημένη ζώνη 863 έως 870 MHz, δεν χρειάζεται κάρτες SIM και το δίκτυό του ανήκει στην πόλη ή σε έναν τοπικό πάροχο. Ο συμβιβασμός είναι ρυθμιστικός: το πρότυπο ETSI EN 300 220-2 περιορίζει τις κύριες υποζώνες EU868 σε έναν κύκλο λειτουργίας 1%, δηλαδή περίπου 36 δευτερόλεπτα χρόνου εκπομπής ανά ώρα ανά κανάλι, με ρυθμούς δεδομένων μεταξύ 0,25 και 50 kbit/s. Αυτό είναι ικανοποιητικό για μερικά μηνύματα κατάστασης την ημέρα, αλλά ανεπαρκές για συνεχή παρακολούθηση. Το LoRa δεν αποτελεί προϊόν της Lusety σήμερα. Όπου ένας δήμος λειτουργεί ήδη ένα δίκτυο LoRaWAN, αξίζει να τεθεί στο τραπέζι. Όπου δεν υπάρχει, η κατασκευή ενός δικτύου για τη λειτουργία του οδοφωτισμού αποτελεί ένα ξεχωριστό έργο από μόνο του και στη Λιθουανία η υφιστάμενη κάλυψη πάνω στην οποία μπορεί να βασιστεί κανείς είναι αποσπασματική.

Για ένα δίκτυο φωτισμού που τροφοδοτείται από το δίκτυο ρεύματος και παρακολουθείται συνεχώς, το LTE είναι συνήθως η σωστή απάντηση και η συζήτηση για οτιδήποτε άλλο ξεκινά με τις υποδομές που ήδη διαθέτει η πόλη.

Γιατί τα ανοιχτά πρότυπα έχουν μεγαλύτερη σημασία από την ασύρματη τεχνολογία που θα επιλέξετε;

Τρία ανοιχτά πρότυπα αναλαμβάνουν το βάρος. Το Zhaga Book 18 καθορίζει τη φυσική υποδοχή, το DALI-2 και το τμήμα του D4i καθορίζουν πώς ο ελεγκτής επικοινωνεί με το φωτιστικό και η προδιαγραφή της TALQ Consortium καθορίζει πώς οι συσκευές ανταλλάσσουν δεδομένα με μια πλατφόρμα διαχείρισης. Επειδή και τα τρία είναι ανοιχτά, ένας δήμος δεν δεσμεύεται σε έναν κατασκευαστή: εξοπλισμός από διαφορετικούς προμηθευτές μπορεί να λειτουργεί παράλληλα και ένα τμήμα μπορεί να αλλάξει χωρίς να αλλάξει ολόκληρο το σύστημα μαζί του. Το HORIZON είναι πιστοποιημένο κατά TALQ ως κεντρικό σύστημα διαχείρισης, η Lusety είναι συνεργαζόμενο μέλος της κοινοπραξίας και οι ελεγκτές της κατασκευάζονται σύμφωνα με τα πρότυπα Zhaga Book 18 και DALI-2 συμπεριλαμβανομένου του D4i.

Αξίζει να γνωρίζετε τα όρια πριν προκηρυχθεί ένας διαγωνισμός. Το TALQ διαθέτει υποχρεωτικά στοιχεία καθώς και προαιρετικά μέρη, επομένως δύο προϊόντα που έχουν κατασκευαστεί σύμφωνα με την προδιαγραφή μπορεί να μην συνεργάζονται σε ένα προαιρετικό μέρος που ένα από αυτά δεν υλοποίησε ποτέ. Ζητήστε τα συγκεκριμένα δεδομένα που χρειάζεστε, τόσο στην πλευρά της συσκευής όσο και στην πλευρά της πλατφόρμας. Το τι καλύπτει κάθε πρότυπο παρατίθεται στον οδηγό μας για τα ανοιχτά πρότυπα στον οδοφωτισμό: TALQ, Zhaga και DALI.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ασύρματη τεχνολογία καταλήγει να είναι μια λεπτομέρεια της εγκατάστασης. Η διαλειτουργικότητα βρίσκεται στις προδιαγραφές, επομένως η σύνδεση κανενός μεμονωμένου προμηθευτή δεν είναι αυτή που συγκρατεί το σύστημα.

Τι συμβαίνει στα φώτα του δρόμου εάν διακοπεί η σύνδεση;

Συνεχίζουν να λειτουργούν. Κάθε ελεγκτής διαθέτει εσωτερικό ρολόι και διατηρεί τους δικούς του κανόνες, επομένως η ενεργοποίηση, η ρύθμιση της έντασης και η απόκριση στην κίνηση εκτελούνται στην ίδια τη συσκευή και επειδή το δίκτυο mesh παρακάμπτει έναν ελαττωματικό κόμβο, η βλάβη μιας συσκευής δεν επηρεάζει το τμήμα πίσω από αυτήν. Το ποιες αποφάσεις λαμβάνονται στη συσκευή και ποιες στο cloud καλύπτεται στο άρθρο μας σχετικά με τον έλεγχο edge έναντι cloud στον οδοφωτισμό.

Συχνές ερωτήσεις

Χρειάζεται κάθε φωτιστικό τη δική του κάρτα SIM;

Όχι. Ένας ελεγκτής μπορεί να φέρει το δικό του μόντεμ cellular ή ένα μόνο μόντεμ μπορεί να συγκεντρώνει μια ομάδα φωτιστικών που επικοινωνούν μέσω του τοπικού δικτύου RF mesh, ώστε ένα uplink να εξυπηρετεί πολλούς ιστούς.

Είναι το NB-IoT καλύτερο από το LTE για τον οδοφωτισμό;

Συνήθως όχι. Το NB-IoT ταιριάζει σε συσκευές με μπαταρία που στέλνουν δεδομένα σπάνια, με μέγιστους ρυθμούς κοντά στα 26 kbit/s στη λήψη και 62 kbit/s στην αποστολή. Οι ελεγκτές οδοφωτισμού τροφοδοτούνται από το δίκτυο ρεύματος και επωφελούνται από τη συνεχή παρακολούθηση, επομένως το LTE είναι το πιο πρακτικό uplink.

Μπορεί ένα δίκτυο έξυπνου φωτισμού να χρησιμοποιήσει το δίκτυο LoRa μιας πόλης;

Όπου μια πόλη λειτουργεί ήδη ένα δίκτυο LoRaWAN, μπορεί να αποτελέσει ένα λογικό uplink, καθώς δεν χρειάζεται κάρτες SIM. Ο κύκλος λειτουργίας 1% στη ζώνη EU868 περιορίζει το πόσα δεδομένα μπορεί να στείλει μια συσκευή, επομένως ταιριάζει καλύτερα στην περιοδική αναφορά παρά στη συνεχή παρακολούθηση. Η Lusety δεν προσφέρει LoRa σήμερα.

Τι είναι ένα δίκτυο RF mesh και γιατί βοηθάει;

Ένα δίκτυο RF mesh είναι ένα τοπικό ασύρματο δίκτυο στο οποίο οι ελεγκτές φωτιστικών αναμεταδίδουν μηνύματα ο ένας για τον άλλον, ώστε καμία συσκευή να μην χρειάζεται να φτάσει απευθείας σε ένα κεντρικό σημείο. Αυτό επεκτείνει την εμβέλεια και επιτρέπει στο δίκτυο να παρακάμπτει έναν κόμβο που αποσυνδέεται, ώστε μια μεμονωμένη βλάβη να μην απομονώνει το τμήμα πίσω από αυτόν.

Συνεχίζει να λειτουργεί ο φωτισμός εάν διακοπεί η σύνδεση στο διαδίκτυο;

Ναι. Κάθε ελεγκτής αποθηκεύει το δικό του πρόγραμμα και τους δικούς του κανόνες και τους εκτελεί τοπικά, συμπεριλαμβανομένης της απόκρισης στην κίνηση. Το cloud μεταφέρει δεδομένα και προωθεί αλλαγές, ενώ τα φώτα λειτουργούν από τη συσκευή.

Ποια πρότυπα πρέπει να απαιτεί μια πόλη ή ένας ενσωματωτής για να αποφύγει τον εγκλωβισμό σε έναν προμηθευτή;

Υποδοχές Zhaga Book 18, έλεγχο DALI-2 συμπεριλαμβανομένου του D4i και συστήματα κατασκευασμένα σύμφωνα με τις προδιαγραφές TALQ. Μαζί επιτρέπουν σε μια πόλη να λειτουργεί εξοπλισμό από διάφορους προμηθευτές σε μια ενιαία πλατφόρμα διαχείρισης, με την ενσωμάτωση μεταξύ τους να καθορίζεται βάσει μιας τεκμηριωμένης διεπαφής.

Πόσα φωτιστικά μπορεί να διαχειριστεί ένας κόμβος;

Έως και 64 συσκευές μπορούν να μοιράζονται έναν μόνο κόμβο μέσω του ενσύρματου διαύλου DALI-2 που καταλήγει σε έναν ελεγκτή. Αυτό είναι ξεχωριστό από το πόσους ιστούς αναμεταδίδει το δίκτυο RF mesh σε ένα κοινόχρηστο uplink.

Συμπεράσματα: η σωστή προσέγγιση στη συνδεσιμότητα του οδοφωτισμού

Η απόφαση για τη συνδεσιμότητα στον έξυπνο οδοφωτισμό είναι πρωτίστως αρχιτεκτονική και δευτερευόντως θέμα ασύρματης τεχνολογίας. Επιλύστε τις δύο εργασίες ξεχωριστά, ένα τοπικό δίκτυο mesh για συντονισμό και ένα συγκεντρωτικό cellular uplink για το cloud, βασιστείτε σε ανοιχτά πρότυπα και διατηρήστε τη λογική ελέγχου στη συσκευή. Ένα δίκτυο κατασκευασμένο με αυτόν τον τρόπο επιβιώνει από έναν ανενεργό κόμβο ή μια χαμένη σύνδεση και κοστίζει λιγότερο στη λειτουργία του επειδή μια χούφτα uplinks εξυπηρετούν πολλούς ιστούς. Για τον δήμο που κατέχει τον εξοπλισμό και τον ενσωματωτή που πρέπει να τον εγκαταστήσει και να τον υποστηρίξει, η ανταμοιβή έρχεται χρόνια αργότερα: η ασύρματη τεχνολογία παύει να αποτελεί μια απόφαση εγκλωβισμού, επομένως όταν εμφανιστεί μια καλύτερη επιλογή ή η πόλη δημιουργήσει το δικό της δίκτυο, μπορείτε να μεταβείτε σε αυτήν χωρίς να ανακατασκευάσετε την υποδομή που βρίσκεται από κάτω.

Μάθετε περισσότερα

Εάν σχεδιάζετε την ανάπτυξη έξυπνου οδοφωτισμού και θέλετε η αρχιτεκτονική του δικτύου να είναι σωστή από την αρχή, είμαστε στη διάθεσή σας για να το συζητήσουμε.

Στείλτε μας email: info@lusety.com

Καλέστε μας: +370 649 91222

Σχετικά με τη Lusety

Η Lusety είναι μια εταιρεία έξυπνου αστικού φωτισμού με έδρα το Κάουνας της Λιθουανίας. Κατασκευάζει ελεγκτές οδοφωτισμού και την πλατφόρμα cloud HORIZON που επιτρέπει σε πόλεις και ενσωματωτές να διαχειρίζονται κεντρικά τα δίκτυα φωτισμού. Το σύστημα είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με ανοιχτά πρότυπα, συμπεριλαμβανομένων των Zhaga Book 18 και DALI-2 και το HORIZON είναι πιστοποιημένο κατά TALQ ως κεντρικό σύστημα διαχείρισης, ώστε η ενσωμάτωση συσκευών άλλου κατασκευαστή να παραμένει μια οριοθετημένη εργασία και οι πόλεις να διατηρούν τον έλεγχο της δικής τους υποδομής.