Konektivitas IoT: Perbandingan 5 Teknologi LPWAN

Konektivitas IoT memegang peranan penting dalam implementasi IoT. Jenis koneksi apa yang Anda pilih dan bagaimana Anda menerapkannya, akan berpengaruh terhadap kinerja dan efisiensi aplikasi IoT Anda.

Memilih satu dari sekian banyak pilihan jaringan terkadang memang pelik. Apalagi dengan berbagai pro dan kontra yang mengiringi tiap-tiap opsi. Diperlukan pemahaman mendalam mengenai perbandingan antara solusi satu dengan yang lain sebelum menjatuhkan pilihan pada salah satu opsi.

Mengenal Konektivitas IoT LPWAN

LPWAN adalah salah satu teknologi jaringan yang menjadi konektivitas IoT andalan. Nama LPWAN sendiri merupakan akronim dari 2 keunggulan yang sangat dibutuhkan dalam IoT:

• LP: Low Power
• WA: Wide Area

Untuk dapat bekerja maksimal, sebuah perangkat IoT memerlukan masa pakai baterai yang panjang dan cakupan jaringan yang luas. LPWAN hadir untuk menjawab kedua tantangan tersebut.

Dari sekian banyak teknologi dan standar LPWAN, di artikel ini kita akan fokus pada 4 teknologi saja, yaitu:

1. SigFox
2. LoRa
3. Symphony Link
4. Weightless

Alasannya karena keempat konektivitas IoT tersebut sampai saat ini masih aktif dikembangkan. Memang ada protokol LPWAN lain yang juga berpotensi, Dash7 Alliance Protocol misalnya. Namun traksinya tidak sebesar LoRa dan kawan-kawan sehingga tidak akan dibahas di sini.

Perkenalan lebih ringkas tentang topik ini dapat Anda temukan pada artikel berikut:

1. Apa itu LPWAN dan LoRaWAN Open Standard?
2. NB-IoT VS LoRaWAN: Mana yang Terbaik untuk IoT Industri?

Di artikel ini, kita akan melihat perbandingan antara 4 teknologi LPWAN dengan penjelasan teknis seperlunya. Di akhir artikel, kami berharap Anda dapat memahami kelebihan dan kekurangan masing-masing opsi, sehingga mampu memilih solusi terbaik untuk proyek IoT Anda.

NB-IoT dan LTE-M

Narrowband-IoT (NB-IoT) dan Long Term Evolution for Machines (LTE-M) adalah konektivitas IoT tambahan yang menjanjikan dalam LPWAN.

LTE-M adalah respon Third Generation Partnership Project (3GPP) terhadap minat yang kuat pada LPWAN yang mendukung konektivitas LTE standar sembari tetap melestarikan sumber daya.

NB-IoT adalah konstruksi 3GPP lain yang menantang gangguan yang dipicu oleh SigFox dan LoRa Alliance. Namun, NB-IoT berbeda dari LTE-M karena beroperasi di luar konstruksi LTE.

NB-IoT memiliki dua keunggulan utama, yaitu:

1. Konsumsi daya rendah
2. Biaya lebih murah

Efisiensi biaya dicapai melalui pemilihan chipset yang dirancang khusus untuk protokol NB-IoT. Dengan konstruksi yang lebih sederhana, biaya komponen secara keseluruhan dapat berkurang.

Menurut LinkLabs, NB-IoT memiliki penetrasi bangunan yang lebih baik dibandingkan LTE-M. Amerika Serikat mungkin akan kesulitan menerapkan NB-IoT karena LTE sudah ada di semua tempat.

Selain itu, chip yang menggunakan LTE-M biasanya juga sangat mahal sehingga Anda harus ekstra bijak dalam menentukan pilihan.

Pada akhirnya, semua kembali ke kebutuhan proyek Anda. NB-IoT mungkin ideal untuk aplikasi smart meter, sementara konektivitas IoT LTE-M lebih cocok dipakai di aplikasi roaming seperti mobil dan drone.

Dibandingkan dengan NB-IoT, LTE-M juga mempunyai 2 keunggulan:

1. Kecepatan data lebih tinggi
2. Front-end relatif sederhana

Dengan spesifikasi tersebut, LTE-M adalah pilihan tepat untuk kasus IoT yang kaya data.

Namun LTE-M juga menghadapi beberapa tantangan. Pertama, dari segi efisiensi daya, LTE-M masih kalah dari opsi lain yang lebih hemat baterai.

Isu lisensi juga perlu dipertimbangkan. Apakah Anda bersedia membayar Qualcomm dan InterDigitals untuk melisensikan kekayaan intelektual seluler?

Jika dilihat dengan kacamata yang lebih luas, ada banyak faktor bisnis yang turut mempengaruhi persaingan konektivitas IoT antara NB-IoT VS LTE-M.

Provider Amerika mungkin akan lebih giat menggenjot LTE-M karena mereka sudah berinvestasi besar di teknologi LTE. Sedangkan di negara-negara yang masih banyak menggunakan GSM, NB-IoT non-LTE adalah preferensi yang bisa kita harapkan.

LoRa

LoRa Alliance adalah asosiasi non-profit terbuka yang mendorong ekosistem LPWAN tertentu. Anggotanya terdiri dari sekitar 400 perusahaan di seluruh Amerika Utara, Eropa, Afrika, dan Asia. Beberapa pendirinya antara lain:

1. IBM
2. MicroChip
3. Cisco
4. Semtech
5. Bouygues Telecom
6. Singtel
7. KPN
8. Swisscom
9. Fastnet
10. Belgacom

LoRaWAN adalah standar konektivitas IoT terbuka yang diatur oleh LoRa Alliance. Walaupun mengenakan jargon ‘terbuka’, LoRaWAN sebenarnya tidak benar-benar terbuka karena chipnya hanya tersedia via Semtech.

LoRa sendiri merupakan layer fisik berupa chip. Sedangkan LoRaWAN adalah layer MAC berupa software yang dimasukkan ke dalam chip untuk mengaktifkan jaringan.

Fungsi LoRaWAN mirip dengan SigFox karena spesifik untuk aplikasi uplink dengan banyak endpoint. Yang dimaksud dengan aplikasi uplink adalah aplikasi yang mengirimkan data dari sensor atau perangkat ke sebuah gateway.

Alih-alih menggunakan narrowband, LoRaWAN mendistribusikan informasi di berbagai frekuensi dan kecepatan menggunakan paket yang dikodekan. Dengan risiko tabrakan dan gangguan antar pesan yang lebih rendah, kapasitas gateway pun dapat ditingkatkan.

SigFox

Sigfox adalah perusahaan yang didirikan pada tahun 2009 dan bermarkas di Labege, Prancis. Berkat kampanye pemasarannya yang sukses di Eropa, SigFox berhasil mendapatkan traksi yang signifikan di pasar konektivitas IoT LPWAN.

SigFox juga menawarkan ekosistem vendor yang luas meliputi Texas Instruments, Silicon Labs, dan Axom. Belakangan ini, SigFox menginvestasikan lebih banyak upaya ke pasar Eropa yang berkembang pesat.

SigFox adalah solusi terbaik untuk proyek IoT yang hanya perlu mengirimkan data berukuran kecil dalam frekuensi yang jarang, bukan aplikasi IoT real time yang terus berkomunikasi dengan server setiap detik.

Alasannya karena SigFox menggunakan teknologi eksklusif, contohnya tingkat modulasi lambat untuk menjangkau area  yang lebih luas.

Aplikasi yang cocok menggunakan SigFox antara lain:

1. Sensor parkir
2. Meteran air
3. Tempat sampah pintar

Namun Sigfox juga memiliki beberapa kendala yang harus dipertimbangkan, yaitu:

1. Keterbatasan mengirimkan data kembali ke sensor (downlink)
2. Gangguan sinyal

Symphony Link

Symphony Link adalah proyek besutan Link Labs. Link Labs sendiri merupakan perusahaan yang berdiri pada tahun 2013. Pendirinya adalah para mantan anggota Laboratorium Fisika Terapan Universitas John Hopkins. Kantor pusat Link Labs terletak di Annapolis, Maryland.

Sebagai anggota LoRa Alliance, Link Labs pun menggunakan chip LoRa seperti yang disebutkan di atas. Bedanya, alih-alih menggunakan LoRaWAN, Link Labs memilih untuk membuat software eksklusif di atas chip Semtech yang mereka beri nama Symphony Link.

Dibandingkan LoRaWAN, konektivitas IoT Symphony Link menawarkan beberapa fitur penting, yaitu:

1. Jaminan penerimaan pesan
2. Upgrade firmware over-the-air (OTA)
3. Penghapusan batas siklus kerja
4. Kemampuan repeater
5. Jangkauan dinamis

Weightless

Weightless SIG (Special Interest Group) didirikan tahun 2008 dengan misi untuk menstandarisasi teknologi LPWAN. Ada 5 pionir yang disebut dengan “Promotor Group Members”:

1. Accenture
2. ARM
3. M2COMM
4. Sony-Europe
5. Telensa

Weightless merupakan satu-satunya standar konektivitas IoT terbuka yang beroperasi di spektrum tanpa izin sub 1-GHz. Weightless terbagi menjadi 3 versi dengan fungsi yang berbeda-beda.

1. Weightless-W: memanfaatkan spasi putih
2. Weightless-N: protokol narrowband spektrum tanpa izin yang lahir dari teknologi NWave
3. Weightless-P: protokol dua arah yang lahir dari teknologi Platanus M2COMM

Dari ketiga versi di atas, versi N dan P adalah yang paling populer karena versi W cenderung lebih boros baterai.

Memilih Konektivitas IoT Terbaik untuk Proyek Anda

Dari semua solusi yang kita bahas di atas, Anda dapat melihat bahwa setiap jenis konektivitas memiliki spesifikasi yang berbeda. Kebutuhan IoT surveillance jelas berbeda dari IoT deteksi banjir, begitu juga dengan proyek IoT lainnya.

Agar tidak salah pilih, Anda bisa melakukannya dalam 3 langkah:

1. Memahami detail teknis, kelebihan, dan kekurangan tiap opsi
2. Memperhitungkan kebutuhan dan kemampuan perusahaan
3. Melakukan uji coba dengan beberapa opsi paling relevan

Dengan strategi yang tepat, Anda akan mendapatkan solusi konektivitas IoT yang paling sesuai dengan proyek Anda.