Apa itu LPWAN dan Standar Terbuka LoRaWAN?.by unsplash
Aplikasi industri yang memerlukan perangkat untuk mengirim data dalam jumlah kecil dalam jarak yang jauh selama bertahun-tahun dengan satu baterai ideal untuk jaringan area luas (LPWAN) berdaya rendah. Standar terbuka LoRaWAN adalah konvensi LPWAN yang terkenal dan sukses. Data harus dikumpulkan dan dikirim dalam jarak jauh untuk banyak aplikasi Internet of Things, dengan sensor terkadang terpisah bermil-mil. Perangkat mungkin diperlukan untuk mengirimkan paket kecil informasi secara berkala selama bertahun-tahun atau bahkan satu dekade dengan sekali pengisian daya baterai untuk penerapan IoT di gudang atau pertanian. Ini adalah LPWAN.
Namun, aplikasi IoT terdistribusi jarak jauh, jangka panjang ini menghadapi masalah fisika langsung: Meningkatkan kekuatan sinyal atau mengurangi bandwidth sinyal diperlukan jika Anda ingin mengirimkan data secara nirkabel melalui jarak yang signifikan. air mengalir melalui pipa dan Anda ingin mengirimnya lebih jauh dari sumbernya, Anda harus menggunakan pipa yang lebih sempit (bandwidth) atau meningkatkan tekanan (daya) di belakang air.
Kategori tertentu dari jaringan nirkabel dipicu oleh masalah fisik kedua: “Low Power Wide Area Network”, kadang-kadang juga dikenal sebagai “LPWAN” atau “LPWA”. Anda mungkin tidak terbiasa dengan arti istilah LPWAN dan LoRaWAN .Apa sebenarnya LPWAN itu, Anda mungkin bertanya?LoRaWAN : apa itu?Mengapa mereka penting?Sebelum masuk ke protokol LPWAN tertentu dalam artikel ini, saya akan berbicara tentang LPWAN secara umum.standar LoRaWAN gratis.
Contents
Sejarah Singkat Lanskap LPWAN
Pada tahun 2000-an, Sigfox menjadikan LPWAN populer sebagai alternatif yang bagus untuk kebutuhan daya dan biaya lisensi jaringan seluler. Semtech mengakuisisi Cycleo, sebuah perusahaan rintisan Prancis, pada tahun 2012 untuk mengkonsolidasikan portofolio RF berdaya rendah mereka dan mengembangkan IP semikonduktor RF berdaya rendah yang menarik. Meskipun Sigfox baru-baru ini mengumumkan ekspansi (ulang) global baru, Semtech saat ini mengontrol beberapa IP inti di bawah protokol LoRa, yang telah menjadi protokol LPWAN non-seluler de facto.
Cara Sigfox dan Cycleo (Semtech) menciptakan LPWAN khusus IoT dan mengisolasi pemain seluler dari pasar LPWAN—pasar yang mulai menarik banyak klien industri—tidak cocok dengan operator seluler utama dan 3GPP, global badan standar seluler. LTE-Cat M1 dan NB-IoT (Narrowband IoT) adalah jaringan area luas berdaya rendah seluler (LPWAN) seluler pertama yang distandarisasi oleh 3GPP dan dipopulerkan.
Sementara LoRaWAN masih kuat, IoT seluler menjadi semakin populer untuk sistem IoT yang selama hampir satu dekade akan dirancang sebagai LPWAN non-seluler. Sebanyak 40% LPWAN akan berjalan di LoRa pada tahun 2019, menurut Semtech, yang jelas memiliki bias (kita akan membahas LoRa nanti).
Seluruh lanskap LPWAN diatur untuk diubah oleh 5G. Ini menjanjikan kecepatan transfer data yang tinggi, latensi rendah, dan konsumsi daya yang rendah kombinasi yang sebelumnya tidak dapat dicapai. 3GPP juga memikirkan untuk memungkinkan teknologi 5G beroperasi di pita tanpa izin, khususnya 3,5 GHz , 5 GHz, dan 60 GHz, semakin mengganggu LPWAN yang tidak terhubung ke jaringan seluler. Namun, masih banyak ketidakpastian karena Verizon dan AT&T baru saja mulai menguji jaringan 5G pertama dan 3GPP hanya menyelesaikan standar.
LPWAN sebagai Solusi
Pada dasarnya, LPWAN memungkinkan penyedia solusi merancang sistem IoT untuk aplikasi yang memerlukan perangkat bertenaga baterai untuk mengirimkan data dalam jumlah kecil secara berkala melalui jaringan jarak jauh yang menjangkau bermil-mil jauhnya. LPWAN mencapai pencapaian itu dengan membuat gadget IoT mereka mengirim hanya sedikit paket data sesekali atau bahkan jarang pemberitahuan, laporan, dan sebagainya setelah bangun dari pemicu luar atau pada rentang yang telah dimodifikasi sebelumnya. Namun, seperti yang ditunjukkan bagan di bawah ini, definisi “low-power” dan “wide-area” menjadi lebih fleksibel sejak munculnya LPWAN seluler.
Beberapa Kekuatan Utama
Dalam video berikut, Tracy Hopkins menjelaskan bahwa desain LPWAN populer karena biayanya yang rendah, masa pakai baterai yang lama, dan jangkauan operasi yang panjang. Untuk banyak aplikasi, itu adalah kombinasi yang sangat baik. Untuk beberapa aplikasi yang memerlukan transfer data yang sering atau tidak konsisten dalam jarak yang signifikan dalam jangka waktu yang lama, LPWAN adalah pilihan yang sangat baik. Pikirkan meter pintar untuk pembuangan sampah, meteran parkir, atau sensor untuk kualitas tanah dan air.Mengingat jangkauan dan Keterusterangan relatif paket informasi LPWAN, sensor mungkin benar-benar melaporkan dari bawah tanah, di lingkungan yang bermasalah, dan jauh dari pintu atau puncak. Selain itu, banyak LPWAN telah menetapkan protokol dan arsitektur sederhana lebih dari itu di bawah membuat penerapan skala mereka relatif sederhana, tidak mahal, dan efisien.
beberapa batasan mendasar
Keterbatasan ada di setiap teknologi. Untuk lebih spesifiknya, tidak ada teknologi yang aplikasi-independen. LPWAN sempurna untuk situasi yang digambarkan di atas, namun, mereka tidak cocok untuk Aplikasi yang mengharapkan informasi untuk dipindahkan secara teratur dan juga dalam volume besar. kecepatan paket untuk LPWAN antara 300 dan 50 kbit/s. Apakah Anda ingat internet “dialup” dengan 56 kbit/s? kucing Anda, video anak anjing Anda, atau pesan suara bertele-tele di sebagian besar LPWAN. Mereka tidak diciptakan untuk itu.
Selain itu, karena sering beroperasi di pita yang tidak berlisensi, LPWAN dapat mengalami masalah : pita ISM (Industri, Ilmiah, dan Medis) terbuka yang disediakan oleh pemerintah. Pita ISM 915 MHz, 2,4 GHz, dan 5 GHz adalah tipikal di Amerika Serikat. Solusi LPWAN biasanya beroperasi tepat di bawah ambang GHz pada pita ISM 902-928 Mhz. Perangkat untuk LPWAN terbuka, seperti di atas menara atau gedung mengirim sinyal lemah pada pita sub-GHz tersebut dapat terpengaruh oleh interferensi dari sinyal dengan energi tinggi yang beroperasi tepat di atas batas GHz.
Dalam kebanyakan kasus, gangguan seperti itu tidak masalah. Jika Anda melewatkan beberapa tahap pengujian tanah, itu tidak penting, tetapi untuk beberapa aplikasi IoT strategis (“MC-IoT”), seperti aplikasi klinis dan self-driving kendaraan, penghalang seperti itu bisa sangat merusak. Semuanya bermuara pada pemahaman spesifik aplikasi Anda dan bagaimana jaringan Anda akan berinteraksi dengan lingkungan fisik dan keterbatasan radio lokal.
Fitur Inti Sistem LoRaWAN
- Jarak jauh (>5 km perkotaan, >10 km pinggiran kota, >80 km garis pandang)
- Masa pakai baterai yang lama (>10 tahun)
- Biaya rendah (<$5/modul)
- Laju data rendah (0,3 bps – 50 kbps, seringkali sekitar ~10 kB/hari)
- Dukungan lokalisasi
- Dua arah
- Aman
- Beroperasi dalam spektrum tanpa izin
LPWAN di Dunia yang Semakin Seluler
Penyedia layanan seluler besar seperti Verizon dan AT&T mampu menawarkan opsi LPWAN seluler seperti LTE-Cat M1 dan NB-IoT—dan dalam waktu dekat, 5G—dengan harga murah karena pendapatan mereka dari smartphone sangat konsisten. Akibatnya, bisnis Aliansi LoRa memiliki alasan untuk khawatir. Lanskap LPWAN tidak diragukan lagi akan diubah oleh 5G.LTE-Cat M1 sangat baik untuk aplikasi seperti LPWAN yang sangat penting untuk misi atau lebih banyak data, dan NB-IoT menjanjikan untuk aplikasi LPWAN.
Menurut Brian Ray dari Link Labs, standar terbuka LoRaWAN mungkin akan terus berguna jika anggota Aliansi fokus pada ceruk LPWAN di mana LoRaWAN unggul. Namun, 3GPP tentu saja akan mengguncang ruang LPWAN.
