Apa itu LPWAN dan LoRaWAN Open Standard?

Kalau ada yang bilang, “LPWAN adalah tulang punggung IoT”, maka anggapan itu tidak sepenuhnya salah. Sebagai bagian dari LPWAN, LoRaWAN memang menjadi andalan banyak provider IoT.

Pada beberapa sektor seperti agrikultur dan pergudangan, perangkat IoT perlu mengirimkan paket data berukuran kecil secara periodik. Tidak jarang perangkat dan pusat data terpaut jarak yang cukup jauh. Pada kasus seperti inilah Anda membutuhkan LPWAN.

Bagi para IoT-enthusiast, LPWAN dan LoRaWAN selalu menjadi perbincangan hangat. Terlebih lagi dengan kabar munculnya teknologi 5G yang digadang-gadang akan menggantikan LPWAN.

Lalu sebenarnya, apa itu LPWAN dan LoRaWAN? Kenapa keduanya begitu penting bagi perkembangan IoT? Topik inilah yang akan kita bahas di artikel ini.

 

LPWAN adalah …

Pada beberapa skenario, IoT perlu mengirimkan data berukuran kecil dalam jarak yang cukup jauh. Perangkat IoT pun memerlukan baterai yang bisa bertahan sampai beberapa tahun. Contohnya seperti IoT yang bekerja dari bawah tanah atau di lokasi perkebunan yang jauh dari pusat jaringan.

Dulu, satu-satunya solusi untuk skenario ini adalah menggunakan jaringan seluler. Lalu semua berubah saat LPWAN menyerang …

LPWAN adalah teknologi jaringan yang memungkinkan perangkat IoT untuk mengirimkan data jarak jauh dengan penggunaan daya baterai yang efisien. Dengan LPWAN, tantangan fisika untuk komunikasi jarak jauh antar-perangkat tanpa menguras baterai pun terjawab.

Sejarah LPWAN

Saat jaringan seluler masih mendominasi IoT, terdapat 2 masalah yang cukup pelik:

• Baterai lebih cepat habis
• Harga lisensi terbilang mahal

Guna mengatasi 2 masalah tersebut, pada tahun 2000 Sigfox memperkenalkan LPWAN.

Di Prancis, sebuah startup bernama Cycleo mengembangkan RF semiconductor IP berdaya rendah. Semtech kemudian mengakuisisinya pada tahun 2012.

Semtech sekarang mengendalikan beberapa core IP di bawah protokol LoRa. Hal ini menjadikan Semtech sebagai alternatif protokol non-seluler terpopuler untuk IoT.

Gencarnya inovasi Sigfox dan Semtech membuat 3GPP (standar seluler global) dan para pemain industri seluler cemas. Hal ini karena LPWAN adalah ancaman yang perlahan-lahan menggeser posisi seluler sebagai andalan jaringan IoT.

3GPP pun melakukan standarisasi dan mempopulerkan LTE-Cat M1 dan NB-IoT sebagai LPWAN versi seluler. Tujuannya untuk mempertahankan dominasi seluler agar tidak tergusur oleh LPWAN.

Belakangan ini, desas-desus teknologi 5G mulai menggeliat. 5G menawarkan kecepatan transfer data yang tinggi dengan latensi dan daya rendah. Banyak pihak meyakini bahwa 5G akan mengungguli LPWAN dan menjadi solusi IoT masa depan.

3GPP juga mempertimbangkan untuk mengizinkan 5G beroperasi di frekuensi non-lisensi, yaitu 3,5 GHz, 5 GHz, dan 60 GHz.

Saat ini, 3GPP tengah mematangkan standar 5G. Sementara itu, Verizon dan AT&T memulai langkah untuk menjadi perusahaan pengendali 5G pertama di dunia.

LPWAN Sebagai Solusi

Anda mungkin berpikir, bagaimana LPWAN bekerja dengan IoT? Apa yang hebat dari LPWAN hingga menjadi andalan para provider?

Pertama, sudah jelas bahwa LPWAN mampu mengirimkan data dalam jarak yang lebih jauh. Bahkan jargon utama LPWAN adalah jangkauan jauh berdaya rendah. Walaupun seluler juga bisa melakukan hal yang sama, LPWAN punya satu keunggulan lain.

Kedua, perangkat IoT yang menggunakan LPWAN hanya mengirimkan data dalam interval tertentu, misalnya 30 menit sekali. Ada juga perangkat yang melakukan koneksi dengan interval lebih panjang, sehari sekali misalnya.

Selain berbasis interval, perangkat IoT juga bisa mengirimkan data saat ‘terbangun’. Contoh mekanismenya bisa kita pelajari dari IoT deteksi banjir. Mekanismenya seperti ini:

Perangkat memiliki sensor khusus untuk membaca volume, debit, dan arus air. Programmer merancang perangkat tersebut untuk mengirimkan sinyal apabila sensor mendeteksi potensi banjir.

Jadi, selama kondisi sungai masih kondusif, perangkat tidak akan mengirimkan data ke pusat kendali. Mekanisme ini sangat efisien karena perangkat tidak perlu mengirimkan data jika tidak benar-benar diperlukan. Dengan begitu, daya baterai pun bisa bertahan lebih lama.

Anda bisa melihat perbandingan kinerja antara berbagai jenis protokol jaringan IoT pada tabel di bawah ini.

Keunggulan LPWAN

LPWAN adalah protokol yang memiliki 3 keunggulan utama, yaitu:

1. Harga lebih murah
2. Masa pakai baterai lebih panjang
3. Jangkauan lebih jauh

Dengan semua keunggulan di atas, LPWAN menjadi andalan banyak perangkat IoT, beberapa di antaranya yaitu:

1. Meteran pembuangan sampah
2. Meteran parkir pintar
3. Sensor kualitas air

Karena sangat simple, LPWAN mampu memfasilitasi komunikasi IoT bawah tanah ataupun yang bekerja di lokasi yang jauh dari tower sinyal. Performa LPWAN juga lebih stabil, bahkan di iklim dan cuaca yang ekstrim sekalipun.

Kekurangan LPWAN

Walaupun terbilang ampuh, LPWAN juga memiliki beberapa kelemahan.

Pertama, LPWAN tidak cocok untuk aplikasi yang memerlukan transfer data lebih sering atau berukuran lebih besar. Apalagi untuk aplikasi IoT yang bersifat real time, LPWAN tentu bukan bagian dari solusi.

Kedua, rentang ukuran paket data LPWAN berkisar antara 300 bit/s sampai 50 kb/s. Padahal internet dial-up era 90-an saja sudah mencapai 56 kbit/s. Jadi jangan harap Anda bisa mengirim meme atau video lucu lewat LPWAN.

Ketiga, LPWAN adalah protokol yang mayoritas beroperasi di pita non-lisensi.

Keempat, LPWAN yang terletak di tempat terbuka, misalnya di ujung tower, rentan mendapatkan gangguan dari sinyal berenergi tinggi di atas GHz. Kalau hal ini terjadi pada IoT vital seperti smart hospital atau self-driving car, konsekuensinya adalah nyawa.

Tidak ada yang lebih baik antara LPWAN dan seluler. Keduanya memiliki spesifikasi yang masing-masing cocok untuk skenario tertentu. Setelah memahami LPWAN, sekarang waktunya untuk membahas LoRaWAN.

LoRaWAN adalah …

LoRaWAN adalah bagian dari LPWAN yang beroperasi di atas protokol LoRa. Sedangkan LoRa sendiri merupakan singkatan dari low-power wide-area, yaitu teknik modulasi yang mencakup jangkauan luas dengan kebutuhan baterai yang tidak terlalu besar.

Jadi, Anda bisa menganggap bahwa LPWAN adalah induk LoRaWAN.

Spesifikasi LoRaWAN adalah sebagai berikut:

• Jangkauan panjang (Urban > 5 KM, Suburban > 10 KM, jarak pandang > 80 KM)
• Daya tahan baterai lebih panjang hingga lebih dari 10 tahun
• Murah, harga per modul kurang dari 5 USD
• Kecepatan transfer data rendah sekitar 0,3 kbps sampai 50 kbps
• Dukungan lokalisasi
• Bidirectional (dua arah)
• Aman
• Beroperasi di spektrum non-lisensi

LPWAN VS Seluler

Sampai sekarang, Verizon dan AT&T terus mendulang keuntungan dari smartphone yang bisa mereka tawari seluler LPWAN seperti LTE-Cat M1 dan NB-IoT. Dan tidak lama lagi, mereka juga akan mendapatkan keuntungan lebih besar dari teknologi 5G.

Banyak pihak yakin bahwa 5G akan menggantikan ekosistem LoRa. Untuk saat ini saja, NB-IoT sudah sangat efektif untuk aplikasi yang memerlukan LPWAN. LTE-Cat M1 juga lebih cocok untuk aplikasi penting yang memerlukan transfer data lebih intensif.

Anda dapat membayangkan, apa yang akan terjadi pada LPWAN saat 5G rilis nanti.

Satu-satunya cara LPWAN bisa bertahan adalah dengan mendekati industri yang bisa ditangani oleh LPWAN. Kesimpulannya, LPWAN Alliance harus lebih agresif dalam mendekati calon klien mereka. Karena jika dihadapkan dengan pilihan antara LPWAN atau seluler, mayoritas klien akan lebih memilih seluler.

Bagaimanapun juga, LPWAN adalah bagian penting dari sejarah IoT yang memicu inovasi protokol, hingga kelak lahir teknologi 5G untuk menggantikannya.