Pendahuluan
Teknologi LPWA (Low-Power Wide-Area) melayani kebutuhan pasar Internet of Things (IoT) dengan perangkat murah yang tahan baterai untuk waktu yang lama dan jaringan jarak jauh yang murah sambil mempertahankan sejumlah besar koneksi. Ada beberapa opsi untuk membangun jaringan LPWA, tetapi teknologi LoRaWAN dan NB-IoT telah menunjukkan dinamika terbesar dan akan menerima pangsa pasar LPWA terbesar di tahun-tahun mendatang. Dalam teks ini, teknologi ini akan dipertimbangkan dalam hal fitur dan perbedaan umum. Kemudian kita akan beralih ke contoh penggunaan LoRaWAN di pasar vertikal, menyoroti keunggulan unik LoRaWAN. Opsi yang mungkin juga akan dipertimbangkan ketika LoRaWAN dan NB-IoT akan bekerja bersama untuk mencapai manfaat terbesar.
Perbandingan LoRaWAN dan NB-IoT dalam istilah teknis
LoRaWAN adalah arsitektur LPWAN sistem terbuka yang dikembangkan dan distandarisasi oleh asosiasi nirlaba perusahaan Aliansi LoRa, yang memiliki lebih dari 500 anggota. LoRa adalah teknologi modulasi yang digunakan pada level fisik, yang memungkinkan transmisi data hemat energi jarak jauh menggunakan modulasi CSS (Chirp Spread Spectrum), yang mendistribusikan sinyal pita sempit melalui saluran yang diperluas, yang memastikan kekebalan noise tinggi dan rasio sinyal terhadap noise rendah. NB-IoT, untuk bagiannya, beroperasi dalam kisaran berlisensi dan, seperti LTE, menggunakan akses ganda pembagian frekuensi uplink (FDMA), FDMA ortogonal downlink (OFDMA) dan modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). Meskipun kedua teknologi dapat bersaing dalam kualitas layanan (QoS), aplikasi IoT yang membutuhkan sering komunikasi akan terasa lebih baik dengan NB-IoT, yang tidak memiliki batasan pada siklus kerja dalam rentang berlisensi, tetapi dengan biaya penuh menyediakan sistem lebih mahal daripada LoRaWAN.
Kedua perangkat LoRaWAN dan NB-IoT mengkonsumsi lebih sedikit daya ketika mereka memasuki mode tidur. Tetapi ketika beroperasi sebagai protokol sinkron, NB-IoT mengkonsumsi daya lebih signifikan daripada LoRaWAN, yang merupakan protokol asinkron, dan ketika mengukur dengan throughput yang sama, NB-IoT mengkonsumsi arus puncak yang lebih tinggi yang diperlukan untuk modulasi OFDM / FDMA. Meskipun demikian, karakteristik kedua teknologi ini penting dalam penerapan banyak solusi praktis yang membutuhkan penetrasi tinggi di dalam ruangan dan usia baterai.
Untuk pelanggan korporat yang ingin menggunakan jaringan hybrid menggunakan infrastruktur jaringan pribadi dan publik, yang terbaik adalah menggunakan LoRaWAN karena beberapa alasan. Dengan jaringan LoRaWAN pribadi, perusahaan tidak dibatasi oleh alasan bisnis dan keuangan untuk mentransfer data. Jika memungkinkan, akses ke jaringan perusahaan dapat dilengkapi dengan jaringan LoRaWAN publik. Konektivitas NB-IoT saat ini ditawarkan di area di mana jangkauan seluler sudah tersedia, tetapi biaya pemasangan lebih tinggi daripada LoRaWAN karena penggelaran jaringan pribadi akan memerlukan pembelian atau penyewaan spektrum RF dari operator jaringan. Faktor lain yang mempengaruhi biaya relatif dan kinerja LoRaWAN dan NB-IoT adalah kinerja penetrasi terbaik LoRaWAN di kamar. Kehilangan komunikasi maksimum (nilai MCL) untuk uplink dan downlink LoRaWAN adalah 165 dB; MCL untuk NB-IoT dapat berkisar dari 145 dB hingga 169 dB untuk uplink dan 151 dB untuk downlink, tergantung pada kelas perangkat. Selain itu, kinerja energi yang lebih rendah dari tautan komunikasi NB-IoT menyebabkan penurunan masa pakai baterai.
Lebih banyak perangkat LoRa daripada NB-IoT
Menurut LoRa Alliance, per April 2019, ada lebih dari 113 jaringan LoRaWAN di 55 negara di seluruh dunia pada berbagai tahap penyebaran komersial dibandingkan dengan 90 jaringan NB-IoT. Menurut Aliansi LoRa, ada 118 perangkat LoRaWAN yang disertifikasi oleh Aliansi LoRa. Pada saat yang sama, menurut Asosiasi Global Pemasok Seluler, perangkat komersial NB-IoT dan CAT-M total 43. Menurut Semtech Corporation, pada April 2019, jumlah perangkat akhir LoRa mencapai 97 juta. Pertumbuhan solusi LoRaWAN semakin cepat karena ekosistem perangkat berkembang pesat untuk mencakup pasar vertikal yang lebih luas.
Utilitas
LoRaWAN telah mendapatkan popularitas berkat utilitas yang menghubungkan meter cerdas untuk gas dan air. China adalah salah satu yang pertama kali memperkenalkan teknologi LoRa untuk proyek pengukuran cerdas, menyumbang sekitar 65% dari chip yang dikirim pada tahun 2018. Birdz, anak perusahaan Novo Veolia dan Veolia Water, mengumumkan pada 19 Desember 2018 bahwa mereka memilih Orange Business Services (OBS) untuk menghubungkan 3 juta meter air pintar LoRaWAN. Kontrak Veolia adalah implementasi meteran air pintar terbesar menggunakan jaringan publik LPWA. Perusahaan-perusahaan energi, yang berada pada tahap lebih lanjut dalam mengimplementasikan meter cerdas, sekarang mulai meningkatkan infrastruktur listrik tegangan menengah (MV) dan tegangan tinggi (HV) mereka. ABB, pemimpin dalam solusi elektrifikasi, telah mengumumkan pembatas tegangan LoRaWAN yang mengukur arus luahan dan arus bocor. Aliansi LoRa dan DLMS bersama-sama mengumumkan pada bulan April 2019 kemitraan mereka untuk menyediakan profil DLMS baru yang disesuaikan untuk jaringan LoRaWAN, memungkinkan utilitas untuk menggunakan banyak aplikasi IoT dan memungkinkan penggunaan
protokol DLMS / COSEM untuk menghubungkan meter listrik pintar dengan LoRaWAN.
Bangunan cerdas
Solusi IoT yang menggunakan sensor untuk memantau berbagai kondisi lingkungan, seperti suhu, kelembaban, dan cahaya, dan untuk mendeteksi gerakan, kejutan, dan kebocoran air, semakin banyak digunakan di bangunan komersial.
Bangunan pintar juga mencakup solusi manajemen ruang yang menggunakan sensor kamar untuk memberikan informasi real-time tentang hunian ruang untuk akses ke tempat kerja dan ruang konferensi, serta penggunaan optimal sistem HVAC (pemanas / ventilasi / AC). Mengetahui kepenuhan juga dapat membantu membangun manajer mengelola layanan perangkat lunak dengan lebih baik, seperti pembersihan, pengelolaan limbah, dan keamanan. Teknologi LoRaWAN telah mencapai kesuksesan terbesar dalam mengimplementasikan solusi ini dan memiliki keunggulan karena ketersediaan perangkat dan kesederhanaan menciptakan jaringan dengan daya tinggi di dalam ruangan. Vendor stasiun pangkalan cerdas seperti Cisco, MultiTech, Kerlink, TEKTELIC, dan Laird menyediakan stasiun pangkalan mikro dan femto yang masing-masing mendukung antara 3.000 dan 7.000 terminal yang terhubung.
Logistik / Pelacakan aset (barang, sumber daya, nilai-nilai)
Pelacakan aset nirkabel adalah salah satu peluang terbesar di pasar IoT, dan teknologi jaringan LPWA akan memainkan peran penting, secara kolektif melacak lebih dari 9.500 juta aset di seluruh dunia selama 5 tahun ke depan. Masalah terbesar yang dapat diselesaikan LoRaWAN adalah representasi visual dan pelacakan barang dalam rantai pasokan, dari lingkungan internal perusahaan ke kota-kota besar dan daerah menggunakan teknologi tunggal. Saat ini, pelacakan produk hanya tersedia di dalam gedung yang menggunakan teknologi nirkabel jarak pendek seperti RFID, Bluetooth, UWB atau Wi-Fi, atau di luar ruangan menggunakan teknologi seluler atau satelit. Pada 19 Februari 2019, pabrikan pesawat memilih Objenious (perusahaan
Internet IoT
Prancis ) untuk infrastruktur LoRaWAN hibrida, yang memungkinkannya melacak produknya tidak hanya di pabrik, tetapi juga antara pabrik yang menggunakan jaringan LoRaWAN publik yang disediakan oleh Objenious. Contoh lain adalah sistem pelacakan aset yang melacak kendaraan yang membawa barang berharga. Di Brasil, Maxtrack memilih LoRaWAN dan pada akhir 2018 telah menempatkan lebih dari 400.000 pelacak untuk melacak kendaraan dan kargo.
Industri dan manufaktur pintar
Salah satu faktor kunci dari transformasi digital dalam produksi adalah Internet industri hal. Sensor bersertifikasi LoRa Alliance memungkinkan aplikasi IoT dalam produksi untuk meningkatkan visibilitas alur kerja, memantau waktu kerja peralatan untuk mengurangi waktu henti, melihat pemanfaatan sumber daya, dan memeriksa kinerja secara keseluruhan. Aplikasi Industrial IoT memanfaatkan LoRaWAN dengan total biaya kepemilikan yang rendah dan fleksibilitas untuk mengelola jaringan pribadi untuk menggunakan sensor nirkabel untuk mengumpulkan poin data tambahan untuk memberikan pengetahuan baru. Solusi industri dari Ineo-Sense dan ADVEEZ memberikan kesaksian tentang pengenalan teknologi IoT di industri otomotif dan kedirgantaraan.
Pertanian cerdas
Menurut Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa (FAO), pertanian harus meningkatkan produktivitas sebesar 70% pada tahun 2050 untuk memenuhi proyeksi pertumbuhan populasi.
Teknologi IoT akan membantu memanfaatkan sumber daya dengan lebih baik untuk memenuhi permintaan pangan yang diproyeksikan ini. Namun, penurunan harga komoditas menyulitkan sejumlah besar produsen, petani kecil dan menengah, untuk menggunakan berbagai teknologi IoT. Teknologi jaringan LPWA memungkinkan Anda untuk menerapkan solusi IoT fleksibel dalam dua cara: pertama, ketersediaan perangkat murah untuk memantau kelembaban tanah atau kondisi ternak untuk meningkatkan produktivitas hasil atau susu; dan, kedua, penciptaan jaringan yang terjangkau untuk menerima informasi dari sensor menggunakan perangkat LoRaWAN, bukan jaringan seluler yang mungkin tidak tersedia. Seperti disebutkan sebelumnya, ada banyak pemasok BTS untuk membangun jaringan LoRaWAN pribadi.
Akhirnya, selain kesuksesan LoRaWAN yang telah dicapai dalam solusi perusahaan, ABI Research juga mengantisipasi implementasi signifikan teknologi ini untuk solusi konsumen seperti Smart Home. LoRaWAN mendukung koneksi baik di dalam ruangan maupun jarak jauh untuk perangkat yang terletak di sekeliling objek. Selain itu, kinerja baterai LoRaWAN penting untuk banyak perangkat sentuh bertenaga baterai yang digunakan dalam solusi seperti detektor asap, deteksi kebocoran air, kunci pintar, pemantauan lingkungan, perawatan lansia, dan pencahayaan luar ruang yang cerdas. ABI Research juga percaya bahwa perusahaan B2B juga akan mendapat manfaat dari jaringan rumah pintar LoRaWAN karena memperluas ketersediaan jaringan rumah mendukung berbagai kasus penggunaan yang relevan untuk klien perusahaan, termasuk verifikasi pengiriman kargo, pemantauan keamanan dan keamanan.
Koeksistensi LoRaWAN dan NB-IoT
Ketika pasar IoT terus berkembang, LoRaWAN dan NB-IoT akan hidup berdampingan di pasar, bersaing di beberapa pasar vertikal dan saling melengkapi satu sama lain, berdasarkan pada persyaratan solusi IoT spesifik untuk biaya, cakupan dan bandwidth. Menggunakan spektrum yang tidak berlisensi, LoRaWAN akan tetap terpisah dari teknologi jaringan LPWA lainnya dan akan memainkan peran utama dalam jaringan swasta perusahaan, di mana perusahaan menginginkan kontrol penuh atas infrastruktur dan perangkat mereka. Namun, ada tiga situasi di mana kebutuhan mungkin muncul untuk solusi hybrid menggunakan LoRaWAN dan NB-IoT.
Situasi pertama adalah melacak aset seluler. Karena jejak kaki LoRaWAN dan jaringan NB-IoT terus tumbuh di seluruh dunia, jaringan juga dapat saling melengkapi, menyediakan konektivitas di mana-mana yang diperlukan untuk melacak aset di berbagai lokasi dan wilayah.
Situasi kedua adalah solusi untuk penghitungan sumber daya yang cerdas dan pemantauan sistem energi. Di Eropa, protokol M-Bus terutama digunakan untuk pengukuran pintar gas dan air, - standar ETSI (
European Telecommunications Standardization Institute ) untuk pengukuran pintar. Namun, M-Bus telah dihadapkan pada penyusutan rantai penyedia solusi yang mendukung standar ini. Hal ini menjadikan LoRaWAN sebagai pengganti potensial untuk menghubungkan WAN ke meter cerdas yang bertenaga baterai. Selain itu, untuk menerapkan sistem akuntansi sumber daya yang menggunakan arsitektur BTS, seperti yang dapat dilihat di Inggris dan Jerman, LoRaWAN dapat menghubungkan meter dan perangkat terminal lainnya.
Akhirnya, produsen peralatan industri yang menerapkan solusi pemantauan jarak jauh dapat sangat diuntungkan dari solusi kabel gabungan LoRaWAN / NB-IoT untuk meningkatkan fungsionalitas dan fleksibilitas berbagai solusi pemantauan dan kontrol industri. Dioptimalkan untuk masa pakai baterai yang lama, teknologi LoRaWAN dapat digunakan sebagai solusi konektivitas utama ketika sensor diperlukan untuk mengirim data pemantauan secara berkala. Teknologi NB-IoT dengan latensi yang lebih rendah dan QoS yang terjamin tetapi biaya yang lebih tinggi dapat lebih jarang digunakan untuk situasi kendali jarak jauh khusus.
Kesimpulan
Jaringan LoRaWAN dan NB-IoT telah mulai digunakan secara relatif baru-baru ini, tetapi mereka sudah melihat pertumbuhan yang cepat pada skala global. Akan ada tempat untuk LoRaWAN dan NB-IoT di antara aplikasi-aplikasi IoT massal berdasarkan keunggulan yang terdaftar: biaya perangkat yang lebih rendah, infrastruktur jaringan, dan akses jaringan; penetrasi tinggi di dalam gedung; dan konsumsi daya yang rendah. LoRaWAN, bagaimanapun, dalam waktu dekat memiliki keuntungan yang jelas atas NB-IoT, dengan sistem pemasok yang dikembangkan, perangkat IoT bersertifikat dan solusi terintegrasi yang sudah siap untuk diimplementasikan saat ini.
Diterbitkan 10 Juni 2019 oleh perusahaan analitik ABI Research
Diterjemahkan dengan izin dari ABI Research