IoT en LPWA:perfecte partners in een verbonden wereld

Twintig jaar geleden Ik werd benaderd door een automaatbedrijf dat de temperatuur van hun automaatcompartimenten op afstand wilde bewaken en registreren tot op de dichtstbijzijnde tiende van een graad. Ik begrijp dat niemand een warme frisdrank wil, maar de gegevens die het bedrijf wilde vastleggen waren gedetailleerder dan nodig was om hun probleem op te lossen. De automaat hoefde alleen maar door te geven of deze boven of onder de aanbevolen serveertemperatuur van 38 lag; meten tot op de tiende van een graad was overdreven. We hebben de gegevens van de automaat gecodeerd in een veel kleiner formaat, waardoor het automaatbedrijf geld heeft bespaard op datasnelheden terwijl de klant nog steeds een koude frisdrank krijgt.

Ik deel dit verhaal om een ​​vraag onder de aandacht te brengen die besluitvormers voor het industriële, maatschappelijke en commerciële Internet of Things (IoT) zichzelf zouden moeten stellen:is het de moeite waard om te betalen voor het verzamelen en verzenden van gegevens die gedetailleerder zijn dan jij hebt nodig? Als het antwoord "nee" is, kunt u overwegen een Low Power Wide Area (LPWA)-netwerk te gebruiken.

Meer gegevens, meer problemen

De kloof tussen de gegevensbehoeften van consumenten en de gegevensbehoeften van industriële en maatschappelijke IoT-programma's is groter dan ooit. Mobiele netwerken zijn de huidige de facto standaard voor IoT, maar ze zijn gebouwd voor de behoeften van smartphonegebruikers:snellere verbindingen en meer data. Consumenten betalen een hoge prijs voor het snel verzenden en ontvangen van grote hoeveelheden data, niet alleen voor het data-abonnement, maar ook voor de hardware en batterijen die nodig zijn om gelijke tred te houden met de voortdurend evoluerende mogelijkheden van mobiele telefoons. Hoewel het idee om mee te liften op een systeem dat is gebouwd voor smartphones aantrekkelijk lijkt, is de prijs om de evolutie van mobiele apparaten bij te houden niet logisch voor industriële en maatschappelijke IoT.

Het eerste probleem bij het gebruik van mobiele netwerken voor industriële of civiele IoT-toepassingen is de lange levensduur. Om gelijke tred te houden met de Long Term Evolution (LTE) van mobiele netwerken, moeten organisaties hun apparatuur voortdurend upgraden, net zoals smartphonegebruikers elke drie tot vier jaar een nieuwe telefoon moeten kopen. Voor steden of organisaties met honderden, duizenden of zelfs miljoenen aangesloten apparaten is upgraden om de drie tot vier jaar niet alleen duur, maar zou ook een logistieke nachtmerrie zijn.

Het tweede probleem dat industriële en maatschappelijke organisaties voor mobiele netwerken stellen, zijn de hoge stroomvereisten van mobiele netwerken. Zelfs de beste smartphones op de markt moeten worden opgeladen na een dag regelmatig gebruik. De belangrijkste reden voor de lage batterijduur van smartphones is de hoeveelheid stroom die nodig is om grote hoeveelheden gegevens via een mobiel netwerk te verzenden. Gelukkig voor consumenten kunnen ze hun telefoon gewoon opladen, maar de meeste machines die worden gebruikt in industriële of civiele IoT-toepassingen hebben een batterij nodig die op zichzelf lang meegaat.

Voor veel industriële en maatschappelijke IoT-toepassingen zijn de datacapaciteiten van mobiele apparaten overdreven. Door een apart netwerk te creëren om kleine hoeveelheden gegevens te verzenden, lost LPWA veel van de problemen op met betrekking tot de levensduur en stroomvoorziening van mobiele netwerken.

Gereduceerde gegevens voor lagere kosten

Laten we het hebben over de grootste drijfveer voor de acceptatie van LPWA-netwerken voor industrieën en steden:lagere kosten. Door een apart netwerk te creëren om kleine hoeveelheden gegevens te verzenden, lost LPWA veel van de problemen op met betrekking tot de levensduur en stroomvoorziening van mobiele netwerken. In tegenstelling tot mobiele LTE-netwerken, hoeven LPWA-netwerken niet te evolueren om aan de groeiende gegevensbehoeften te voldoen, dus sensoren en radio's die zijn ontworpen voor LPWA-gebruik zullen niet verouderd raken. Batterijen op LPWA-aangesloten radio's en sensoren gaan ook veel langer mee dan batterijen die in mobiele netwerken worden gebruikt, in sommige gevallen tot vijftien jaar. De langere levensduur en batterijduur van LPWA-apparaten verlagen de arbeidskosten die gepaard gaan met het vervangen van de hardware en batterijen van honderden, duizenden of zelfs miljoenen externe apparaten aanzienlijk.

De langere levensduur van de batterij van LPWA-netwerken brengt wel een kleine prijs met zich mee:lagere transmissiesnelheden. Maar de latentie geassocieerd met LPWA-netwerken is slechts enkele seconden tot een paar minuten, afhankelijk van het protocol en de grootte van de gegevens die worden verzonden. Dus hoewel LPWA-netwerken uitblinken in toepassingen die niet tijdkritisch zijn, zoals het bewaken van waterlekken op boerderijen of verkeerspatronen in steden, zijn ze misschien niet ideaal voor toepassingen waar gegevens leven of dood kunnen betekenen, zoals een hartmonitor.

Net zoals het verminderen van de verzendtijd batterijvermogen bespaart, geldt dat ook voor het verzenden van minder gegevens. LPWA-netwerken zijn ontworpen om eenvoudige informatie te verzenden die in een paar bytes aan gegevens past. Dit is ideaal voor M2M-communicatie in industrieën en steden waar de gegevens die worden verzonden een eenvoudige operationele voorwaarde zijn (zoals het voorbeeld van een automaat) of basisstatistieken zoals temperatuur, vochtgehalte, volume, enz.

Een van de weinige draadloze technologieën die de prijs van LPWA overtreft, is Bluetooth, maar het bereik van Bluetooth is minder dan wenselijk voor grootschalige IoT-operaties. Terwijl een LPWA-netwerk overal tot 5 mijl in grote open ruimtes kan zenden, heeft Bluetooth een maximaal bereik van ongeveer 100 meter. Het bereik van Bluetooth is onvoldoende voor de meeste grootschalige civiele en industriële IoT-infrastructuren die zich uitstrekken over steden, velden of fabrieken.

Onder budget en vooruitstrevend

Elke branche of stad moet rekening houden met het budget bij het opzetten van een IoT-netwerk. We hebben al gesproken over de langere levensduur van de batterij en de langere levensduur van LPWA, maar er zijn nog andere kostenbesparende voordelen waarmee rekening moet worden gehouden. De radiokosten zijn veel lager voor LPWA-netwerken dan voor mobiele netwerken. LPWA-radio's en modems schieten voor een prijs van minder dan $ 5, terwijl mobiele radio's en modems kunnen variëren van $ 15 tot $ 25. Een besparing van $ 10 tot $ 20 per module is aanzienlijk genoeg om grootschalige industriële en maatschappelijke operaties naar de IoT-vouw te trekken.

LPWA-technologieën en -protocollen passen bij de behoeften van industrieën en steden, of ze nu vanaf nul beginnen met hun IoT-infrastructuur of al enige monitoring hebben. Industrieën en steden die helemaal opnieuw beginnen, kunnen de open source-code van een LoRa Alliance-systeem nuttig vinden. Maar een stad die al sensoren heeft geïnstalleerd op een mobiel netwerk en de overstap wil maken naar een LPWA-netwerk, kan een bedrijf overwegen dat de LPWA-infrastructuur heeft ontwikkeld om te communiceren met de IoT-sensoren en apparatuur die u al hebt; u betaalt alleen licentiekosten om hun protocol uit te voeren.

Brede dekking wordt een noodzakelijke vereiste voor steden en industrieën die een IoT-infrastructuur inzetten. En hoewel LPWA slechts één type IoT-netwerk is, schat Machina Research dat er in 2023 meer dan drie miljard LPWA-verbindingen zullen zijn. Als deze schatting klopt, zullen LPWA's gezamenlijk de dominante vorm zijn van wide area machine-to-machine (M2M) connectiviteit technologie.

Het is veilig om te zeggen dat industrieën en steden die IoT en LPWA samen omarmen op hun reis van niet-verbonden producten naar verbonden diensten, deze twee technologieën bij uitstek geschikt voor elkaar zullen vinden.