De juiste Low Power Wide Area Network-technologie selecteren

De wereld van 'Internet of Things' en het gebruik ervan in alle sectoren neemt drastisch toe. Het transformeert de manier waarop mensen en apparaten met elkaar omgaan, creëert marktkansen en maakt verandering in verschillende sectoren mogelijk.

Voortdurende verbeteringen in verschillende technologieën maken het voor de gebruiker erg moeilijk om de beste technologie voor hun specifieke behoeften te selecteren. In deze blog, Priyanka Purbe van Volansys spreekt over enkele Low Power Wide Area Network-technologieën op basis van verschillende parameters.

Enkele brede parameters om te kiezen, het beste protocol voor langeafstandscommunicatie zijn de volgende:

• Type branchetoepassing
• Gemakkelijke toegang tot technologie en hardwarebeschikbaarheid
• RF-band van werking
• Gegevenssnelheid
• Beveiligingsproblemen
• Beschikbaarheid van technologische ondersteuning
• Stroomverbruik

LoRA

LoRa staat voor Long Range Radio en is een draadloos protocol dat speciaal is ontworpen voor langeafstandscommunicatie met een laag vermogen. Het richt zich voornamelijk op M2M- en IoT-netwerken en is ontwikkeld door Semtech . Deze technologie stelt openbare of multi-tenant netwerken in staat om het aantal applicaties dat op hetzelfde netwerk draait te verbinden.

LoRa Alliance is opgericht om LPWAN (Low Power Wide Area Networks) voor IoT te standaardiseren en is een non-profitorganisatie die lid is van een aantal belangrijke marktaandeelhouders zoals Cisco, Actility, MicroChip, IBM, STMicro, Semtech, Oranje Mobiel en nog veel meer. Deze alliantie is de sleutel tot interoperabiliteit tussen meerdere landelijke netwerken.

LoRa-apparaten bieden functies zoals een groot bereik, een laag stroomverbruik en veilige gegevensoverdracht voor IoT-toepassingen. Deze technologieën bieden een groter bereik dan mobiele netwerken en kunnen worden gebruikt door openbare, particuliere of hybride netwerken. Het kan eenvoudig worden aangesloten op bestaande infrastructuur en maakt goedkope, op batterijen werkende IoT-toepassingen mogelijk.

Toepassingen voor draadloze LoRa-technologie zijn onder meer slimme meters, voorraadtracering, automaatgegevens en -bewaking, auto-industrie en nutstoepassingen. Deze technologieën worden op grote schaal ingezet en geïntegreerd in veel systemen, zelfs de kleine computers in de vorm van een maker, zoals Arduino hebben LoRa-opties. Het is dan ook heel eenvoudig om LoRa-toepassingen te ontwikkelen voor zowel grootschalige productie als voor meer gespecialiseerde toepassingen.

Hieronder volgen verschillende technische parameters voor LoRa:

SigFox

SigFox is een Franse wereldwijde netwerkoperator, momenteel actief in 19 landen, met een oppervlakte van 1,2 miljoen km². Het werkt op 868 of 915 MHz en verzendt zeer kleine hoeveelheden gegevens zeer langzaam (300 b/s) met behulp van binaire phase shift keying (BPSK). Het kan een groot bereik bereiken en heeft algemene kenmerken waardoor het zeer geschikt is voor elke IoT-toepassing die slechts kleine hoeveelheden gegevens vereist.

SigFox zet antennes op torens (zoals een gsm-bedrijf) en ontvangt datatransmissies van apparaten (zoals parkeersensoren of watermeters). Deze uitzendingen gebruiken frequenties zonder vergunning, 915 MHz ISM-band in de VS; gebruik dezelfde frequentie als een draadloze telefoon.

Deze technologie is geschikt voor elke toepassing die kleine, onregelmatige gegevensuitbarstingen moet verzenden. Zaken als basisalarmsystemen, locatiebewaking en eenvoudige meting zijn voorbeelden van eenrichtingssystemen. Het signaal wordt een paar keer verzonden om er zeker van te zijn dat het bericht overkomt met enkele beperkingen, zoals een kortere levensduur van de batterij voor toepassingen op batterijen en het ontbreken van de mogelijkheid om ervoor te zorgen dat het bericht door de toren wordt ontvangen.

Hieronder volgen verschillende technische parameters voor SigFox:

LTE-M

LTE-M is een low-power wide-area network (LPWAN) radiotechnologiestandaard ontwikkeld door 3GPP release, 13 standaard die smalband IoT (NB-IoT of LTE Cat NB1) definieert. LTE-M maakt gebruik van goedkopere modules, zorgt voor een langere levensduur van de batterij, zorgt voor een betere signaalpenetratie en heeft de mogelijkheid om bestaande infrastructuur te gebruiken.

Met uplink- en downlinksnelheden van 375 kb/s in half-duplex-modus ondersteunt Cat M1 IoT-toepassingen met een lage tot gemiddelde datasnelheid. Met dezelfde snelheid kan LTE Cat M1 firmware-updates op afstand over-the-air (FOTA) binnen een haalbare tijdsperiode leveren. Dit creëert de best mogelijke IoT-connectiviteitsoplossing voor beveiliging, schaalbaarheid en kosten.

Het heeft een smalle bandbreedte van 1,4 MHz in vergelijking met 20 MHz voor gewone LTE, wat een groter bereik geeft. Door gebruik te maken van dezelfde celoverdrachtsfuncties als in gewone LTE, wordt mobiliteit volledig ondersteund. Het is mogelijk om te roamen met LTE-M, omdat het geschikt is voor applicaties die in meerdere regio's kunnen worden gebruikt.

De latentie ligt in het millisecondebereik en biedt realtime communicatie voor tijdkritische toepassingen. De levensduur van de batterij is tot 10 jaar, op een enkele lading met goedkoop onderhoud, zelfs wanneer eindapparaten niet rechtstreeks op het elektriciteitsnet zijn aangesloten.

Smart Building, Smart Cities, Automotive en Transport, Connected Health, Smart Metering zijn de belangrijkste toepassingen van LTE-M.

Hieronder volgen verschillende technische parameters voor LTE-M:

Deze verhandeling over verschillende IoT-protocollen zal nuttig zijn bij het selecteren van de beste protocollen voor langeafstandscommunicatie, maar vanwege de afhankelijkheid van meerdere aspecten, kan het beslissen over de selectie van draadloze technologie voor langeafstandscommunicatie voor uw toepassing nog steeds een uitdaging zijn.

De auteur is Priyanka Purbe, senior engineer, Volansys

Over de auteur

Priyanka Purbe heeft meer dan 5 jaar ervaring in firmware-ontwikkeling. Momenteel werkt ze bij Volansys als senior engineer. Haar expertise ligt op het gebied van firmware-ontwikkeling en oplossingen.