Konektivitas IoT: Membandingkan NB-IoT, LTE-M, LoRa, SigFox, dan Teknologi LPWAN Lainnya

 

Jika Anda ingin menggunakan LPWAN untuk konektivitas IoT Anda, langkah selanjutnya adalah mencari tahu apa yang harus dilakukan. Gambaran umum masing-masing dari berbagai LPWAN teknologi akan dibahas pada artikel ini.

         Kami membahas beberapa dasar teknologi LPWAN di artikel pertama kami, termasuk apa itu LPWAN dan beberapa keunggulannya dibandingkan opsi konektivitas lainnya. Kami akan membandingkan beberapa teknologi dan pemain LPWAN paling penting di pasar dalam angsuran kedua dari seri ini. Anda harus memiliki pemahaman umum tentang LPWAN mana yang terbaik untuk proyek atau penerapan IoT Anda di akhir artikel ini, juga sebagai beberapa langkah selanjutnya tentang cara melanjutkan.

 

Teknologi LPWAN

          Terlepas dari kenyataan bahwa ada banyak teknologi dan standar LPWAN, kami akan berkonsentrasi pada SigFox, LoRa, Symphony Link, dan Weightless karena pengembangan atau penerapannya yang berkelanjutan. Meskipun ada beberapa protokol dan tumpukan eksklusif, seperti Dash7 Alliance Protocol , mereka belum mendapatkan banyak daya tarik, jadi artikel ini tidak akan membahasnya. LTE-M dan Narrowband-IoT, juga dikenal sebagai “NB-IoT” dan “LTE-M2,” baru-baru ini muncul sebagai pemain baru yang signifikan dalam pasar. Lanskap konektivitas IoT yang berkembang pesat siap untuk perubahan signifikan lainnya seiring pendekatan 5G. Agar siap menghadapi perubahan masa depan dalam opsi konektivitas, penting untuk memahami bagaimana LPWAN cocok dengan lanskap itu dan bagaimana menimbang biaya dan manfaat dari berbagai teknologi LPWAN.

       Masing-masing teknologi LPWAN akan dibahas secara rinci di bagian berikut. Kami akan mencurahkan masing-masing posting sepanjang sisa seri ini untuk setiap opsi, menggali lebih dalam berbagai manfaat dan kekurangan masing-masing. Selain itu, kami akan melakukan pemeriksaan teknis tumpukan teknologi yang mendasarinya.

 

NB-IoT and LTE-M

 

        LTE-M dan Narrowband-IoT (NB-IoT) merupakan tambahan yang menjanjikan untuk ruang LPWAN. LTE-M dan Narrowband-IoT (NB-IoT)LTE-M adalah tanggapan dari Proyek Kemitraan Generasi Ketiga (biasa disebut sebagai “3GPP”) terhadap meningkatnya permintaan akan solusi LPWAN yang memanfaatkan konektivitas LTE standar sambil menghemat sumber daya.Tidak seperti LTE-M, yang beroperasi di luar konstruksi LTE, NB-IoT adalah konstruksi 3GPP lain yang menantang gangguan yang dipicu oleh Sigfox dan LoRa Alliance (bawah). Namun, NB-IoT tidak sama dengan LTE-M.

     Bentuk gelombang NB-IoT yang lebih sederhana adalah salah satu keunggulan utamanya:Teknologi ini menggunakan sangat sedikit energi. Biaya adalah manfaat penting lainnya. Total biaya komponen berkurang dengan memilih chipset yang telah dirancang khusus untuk protokol NB-IoT dan dibangun dengan cara yang lebih sederhana. Terakhir namun tidak kalah pentingnya, aplikasi kota pintar dapat mengambil manfaat dari NB-IoT.LinkLabs memperkirakan bahwa NB-IoT mungkin lebih banyak digunakan di gedung daripada LTE-M namun, penggelaran di Amerika Serikat akan menjadi tantangan karena meluasnya penggunaan LTE dan biaya mahal chip berkemampuan LTE-M. Namun, sering kali, hal itu tergantung pada Aplikasi khusus Anda LTE-M memiliki keunggulan untuk aplikasi roaming seperti kendaraan atau drone, sedangkan NB-IoT mungkin paling cocok untuk aset statis seperti smart meter.

           LTE-M menawarkan keuntungan yang signifikan.Pertama, ia memiliki kecepatan data yang lebih tinggi, paling penting untuk kasus penggunaan dengan banyak data.Selain itu, tidak seperti NB-IoT, front-end relatif mudah.Namun, ada batasan tambahan untuk memperhitungkan selain fakta bahwa LTE terutama merupakan teknologi AS. Pertama, kami masih belum tahu banyak tentang efisiensi daya LTE-M, dan ada masalah perizinan yang ketat untuk dipikirkan. Siapa yang ingin membayar perusahaan seperti Qualcomm dan InterDigitals untuk melisensikan kekayaan intelektual mereka untuk industri seluler?

          Secara umum, debat NB-IoT vs. LTE-M mungkin dibentuk oleh kekuatan ekonomi dan praktis yang lebih besar. Penyedia layanan utama AS kemungkinan akan mempromosikan LTE-M karena mereka telah menginvestasikan miliaran dalam teknologi LTE. Sebaliknya, kita dapat mengantisipasi preferensi untuk protokol NB-IoT (non-LTE) di seluruh dunia, di mana spektrum GSM adalah norma.

 

LoRa

         LoRa Alliance adalah organisasi nirlaba gratis yang didirikan untuk menciptakan ekosistem untuk teknologi LPWAN tertentu. Didirikan oleh IBM, MicroChip, Cisco, Semtech, Bouygues Telecom, Singtel, KPN, Swisscom, Fastnet, dan Belgacom, dan sekarang memiliki sekitar 400 perusahaan anggota di Amerika Utara, Eropa, Afrika, dan Asia.

     Aliansi LoRa mengawasi lapisan jaringan standar terbuka yang dikenal sebagai LoRaWAN. Namun, karena chip yang mendasari yang diperlukan untuk mengimplementasikan tumpukan LoRaWAN lengkap hanya tersedia melalui Semtech, itu tidak benar-benar terbuka. Pada dasarnya, LoRa adalah lapisan yang sebenarnya. Perangkat LoRaWAN Lapisan MAC merupakan perangkat lunak yang dipasang dengan chip yang memungkinkan jaringan. Pada blog Buffer I/O Jensd, Anda dapat menemukan pengenalan singkat namun komprehensif tentang LORAWAN.

      Fungsionalitasnya mirip dengan SigFox karena sebagian besar digunakan untuk aplikasi hanya uplink dengan banyak titik akhir, seperti mengirim data dari sensor atau perangkat ke gateway. Paket yang dikodekan. Di sisi lain, digunakan untuk menyebarkan data ke beberapa saluran frekuensi dan kecepatan data daripada transmisi pita sempit. Kapasitas gateway ditingkatkan karena pesan-pesan ini cenderung bertabrakan dan mengganggu.

       Didirikan pada tahun 2009, SigFox adalah perusahaan Prancis yang berbasis di Labège, Prancis. SigFox telah memiliki daya tarik yang signifikan di ruang LPWAN karena kampanye pemasarannya yang sukses di Eropa. Ini juga menawarkan ekosistem vendor yang luas termasuk Texas Instruments, Silicon Labs, dan Axom. Baru-baru ini, SigFox telah menginvestasikan sebagian besar upayanya ke pasar Eropa yang berkembang pesat, pertimbangan untuk pengadopsi yang berfokus di AS.

          SigFox memanfaatkan teknologi miliknya sendiri, yang memanfaatkan tingkat modulasi lambat untuk memperluas jangkauan. SigFox adalah pilihan tepat untuk aplikasi di mana sistem hanya perlu mengirim data kecil dan jarang karena pilihan desain ini.

         Sensor parkir, meteran air, dan tong sampah pintar semuanya merupakan kegunaan potensial. Namun, ada beberapa kekurangannya juga. Kemampuan downlink untuk mengirim data kembali ke sensor dan perangkat sangat terbatas, dan gangguan sinyal mungkin timbul.

 

Symphony Link

 

         Sebagai anggota LoRa Alliance, Link Labs menggunakan chip LoRa yang disebutkan sebelumnya. Namun, Link Labs telah mengembangkan Symphony Link, lapisan MAC (perangkat lunak) berpemilik berdasarkan chip Semtech, bukan LoRaWAN.

          Link Labs memiliki kantor pusat di Annapolis, Maryland, dan didirikan pada tahun 2013 oleh mantan anggota Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins.

          Jika dibandingkan dengan LoRaWAN, Symphony Link menambahkan fitur konektivitas penting seperti jaminan penerimaan pesan, peningkatan firmware over-the-air, penghapusan batas siklus kerja, kemampuan repeater, dan jangkauan dinamis.

         Tujuan dari Weightless SIG (kelompok minat khusus) adalah untuk menstandarisasi teknologi LPWAN. Accenture, ARM, M2COMM, Sony Europe, dan Telensa adalah lima “Anggota Grup Promotor”.

        Dalam spektrum sub-1 GHz yang tidak berlisensi, Weightless adalah satu-satunya standar yang benar-benar terbuka.Weightless tersedia dalam tiga rasa yang berbeda, masing-masing dengan tujuan yang berbeda:

          Weightless-W:menggunakan spasi putih, yang merupakan spektrum lokal yang tidak digunakan di pita TV berlisensi. Weightless-N:Weightless-P, protokol spektrum pita sempit tanpa izin berdasarkan teknologi NWave: protokol dua arah yang dikembangkan oleh M2COMM berdasarkan teknologi Platanusnya. Karena masa pakai baterai Weightless-W yang lebih pendek, opsi Weightless N dan P adalah yang paling banyak digunakan.

 

Weightless-N/NWave

      Meskipun Nwave menawarkan implementasi lapisan MAC yang unggul, fungsinya sangat mirip dengan SigFox. Ini menegaskan bahwa “teknik demodulasi lanjutan” digunakan untuk memungkinkan jaringannya hidup berdampingan dengan teknologi radio lain tanpa menambahkan kebisingan tambahan. Ini bekerja paling baik , seperti SigFox, untuk jaringan berbasis sensor, pembacaan suhu, pemantauan level tangki, pengukuran cerdas, dan aplikasi lain seperti ini.

      Pada pita sempit 12,5 kHz, standar ini menggunakan modulasi FDMA+TDMA, yang lebih unggul daripada SigFox tetapi lebih rendah daripada LoRa. Mirip dengan Symphony Link, ia memiliki kecepatan data adaptif 200 bps hingga 100 kbps. Sensitivitasnya, yaitu -134 dBm pada 625 bps, cukup tinggi, dan dapat menangani modulasi GMSK dan PSK.

           Weightless-P cocok untuk jaringan pribadi, aplikasi yang lebih canggih, dan situasi di mana penting untuk mengontrol data uplink dan downlink. Ketersediaan kit pengembangan Weightless-P baru saja dimulai pada saat ini.

           Mungkin sulit untuk melacak lanskap LPWAN yang berubah karena persaingan baru yang ditimbulkan oleh protokol NB-IoT dan LTE-M dan perbedaan signifikan antara teknologi LPWAN yang dibahas di atas. Saya harap informasi dalam seri ini akan membantu Anda memilih teknologi LPWAN terbaik untuk solusi IoT Anda berikutnya.