LoRaWAN: De directe brug naar 5G-klaar IoT-connectiviteit

Sergiy Seletskyi, IoT practice leader en senior solution architect bij Intellias, legt uit hoe LoRaWAN de kloof kan overbruggen tot 5G volledig uitgevoerd is.

Volgens Gartner werden 5,8 miljard enterprise en automotive IoT-endpoints voor 2020 verwacht – een toename van 21% ten opzichte van 2019. De stroom zal binnenkort bestaande telecomnetwerken onder druk zetten.

Industrie-analysten zien 5G als de toekomstige standaard voor IoT, met belofte van real-time connectiviteit en lage latentie. Echter, Ericsson schat dat in 2025 slechts twee derde van de wereldbevolking toegang tot 5G zal hebben.

Terwijl 5G de koppen haalt, overzien velen de volwassen low-power wide-area network (LPWAN) oplossing – LoRaWAN – die al vijf jaar operationeel is. In veel scenario's kan LoRaWAN dienen als stopgat tot 5G wereldwijde dekking bereikt.

Waarom 5G de focus is – en zijn hindernissen

5G's aantrekkingskracht ligt in zijn uitzonderlijke snelheid en signaalbetrouwbaarheid, potentieel data leverend met 50% hogere snelheden en grotere payloads. Deze capaciteit zou sectoren van gezondheidszorg tot automotive kunnen transformeren.

In gezondheidszorg zal 5G robotische chirurgie met high-definition video en instant apparaatrespons mogelijk maken. Noodservices kunnen stadscamera's en drones inzetten die incidenten binnen seconden aan controlecentra melden. Remote industriële operaties – vooral in uitdagende terreinen – zullen profiteren van real-time monitoring. Autonome voertuigen vertrouwen op 5G om met infrastructuur te communiceren en zich aan te passen aan verkeersomstandigheden.

5G-implementatieuitdagingen

Het bouwen van een 5G-netwerk vereist nieuwe antennes, fiber backhaul en extra basestations – ver ver daarbuiten wat 4G-infrastructuur biedt. De Europese Commissie schat dat het implementeren van 5G in alle Europese steden ongeveer €500 miljard zal kosten.

Consumentenenthousiasme is laag. Een recente GSMA-enquête vond dat slechts 30% van Amerikanen en 11-23% van Europeanen direct zou upgraden naar een 5G-telefoon wanneer beschikbaar.

LoRaWAN: Een praktische tussentijdse oplossing

LoRa/LoRaWAN kan veel van dezelfde taken als 5G uitvoeren, hoewel met lagere snelheden – tussen 0,3 kbps en 27 kbps. Dit maakt het ongeschikt voor hoog-bandbreedte media, maar ideaal voor lichtgewicht telemetrie zoals temperatuur, vochtigheid, trilling en verlichtingsdata.

LoRa was oorspronkelijk ontworpen voor industriële IoT-sensoren, die korte payloads (≈240 bytes) verzenden zonder IP-stack. De technologie werkt op LPWAN-principes, wat long-range connectiviteit met minimaal stroomverbruik levert.

LPWAN-apparaten kunnen over vele kilometers verbinden, zelfs gescheiden door gebouwen, en een enkele batterij kan tot tien jaar duren – vergeleken met enkele uren voor 5G-ingeschakelde apparaten.

LoRaWAN wereldwijde dekking (dec 2018)

In tegenstelling tot 5G vereist LPWAN geen uitgebreide infrastructuur. LoRa-sensoren kosten van $0,20 (€0,16) tot $0,50 (€0,41), terwijl 5G-sensoren beginnen bij $30 (€24,60). Een typische LoRa-basisstation kost ongeveer $40 (€32,80) en kan duizenden apparaten binnen een 15 km straal ondersteunen. In tegenstelling kost een 5G-basisstation $60.000 (€49.199) met een 2 km bereik en ongeveer 1.000 verbindingen.

Sinds de oprichting in 2015 is de LoRa Alliance – een non-profit consortium – uitgegroeid tot meer dan 500 leden. Belangrijke mijlpal:

• LoRaWAN-implementatie in 100+ landen in 2019, 60% toename ten opzichte van 2018.
• Ongeveer 80 miljoen apparaten wereldwijd verbonden.
• Ongeveer 75% van IoT-toepassingen steunt op LPWAN; slechts 25% heeft de hoge doorvoer en lage latentie nodig die cellulaire technologieën bieden.

Slimme meter non-cellulaire LPWA verbindingen per type

Bron: ABI Research

Real-world LoRa-implementaties

LoRa wordt toegepast in sectoren – van automaatbeheer tot ziekenhuisinfrastructuur, landbouw en slimme steden. In 2016 lanceerden Samsung, Semtech en SK Telecom Koreas eerste landelijke LoRaWAN. Seoul plant nu het S-Net – tot 1.000 gateways tot 2022 – wat slim parkeren, noodwaarschuwingsstraatlantaarns, dementiemonitoring en meer mogelijk maakt.

De mondiale LoRa-visie

Britse satellietleverancier Lacuna Space streeft ernaar de aarde te bedekken met LoRaWAN. In juli 2020 bevestigde de CTO ontvangst van LoRaWAN-berichten van een schip in het midden van de Atlantische Oceaan.

Een wereldwijd LoRa-netwerk zou ontwikkelaars aanmoedigen meer LoRa-gedreven applicaties te creëren, wat de toekomst bevestigt.

Voor IoT-ondernemingen biedt het adopteren van LoRa/LoRaWAN nu een kosteneffectief, low-power pad tot 5G wijdverspreid is – en kan het een bevorzugde optie blijven zelfs daarna.

Wat met NB-IoT?

Sommige LoRa-apparaten verbinden ook via Narrowband IoT (NB-IoT), een cellulair LPWAN-standaard ontwikkeld naast 4G/5G-protocollen. NB-IoT:

• Complementeert LoRaWAN.
• Draait op bestaande 4G-netwerken.
• Zal naast 5G voortbestaan voor de voorziene toekomst.

Vergeleken met LoRa biedt NB-IoT hogere bandbreedte maar vereist meer stroom en steunt op hop-by-hop encryptie, wat minder veilig is dan LoRaWAN's end-to-end schema. Dus blijft LoRa de superieure tussentijdse vervanging voor 5G.

Conclusie

Dit overzicht benadrukt 5G en LoRa als complementaire technologieën. Terwijl 5G uiteindelijk zal domineren in hoog-doorvoer, lage-latentie use cases, maakt LoRa's betaalbaarheid, lange batterijlevensduur en uitgebreide dekking het een waardevolle brug – net zoals auto's fietsen of treinen niet elimineerden.

Auteur: Sergiy Seletsky, IoT practice leader en senior solution architect bij Intellias.

Over de auteur

Sergiy Seletsky is IoT practice leader en senior solution architect bij Intellias, bedrijven begeleidend bij het selecteren van de juiste IoT-stack om te schalen en toekomstbestendig te opereren. Een strategisch denker met diepe industriële kennis over diverse innovatiedomeinen.