Verhalen
Nieuws
|
30-05-2018
Leestijd: 4 min.
Internet of Things deel 3: LPWAN-technologieën
Het is helemaal van nu: het ‘connecten’ van objecten. Tal van bedrijven investeren al in het smart maken van hun producten. De informatie die ze hiermee verkrijgen, zetten ze bijvoorbeeld in voor efficiëntere processen, energiebesparing of het vergroten van het gebruiksgemak. Maar hoe pak je dat aan? Welke technologie kies je? En hoe zet je die technologie zo in dat je precies die informatie ontvangt die je nodig hebt? In deze blogserie geven we je informatie en handvatten op het vlak van Internet of Things. Dit is deel 3: over de LPWAN-technologieën NB-IoT, LTE-M, LoRa en Sigfox.
We leven in een nieuwe tijd. Een tijd waarin alles en iedereen met elkaar verbonden kan worden en waarin slimme apparaten met ons en met elkaar communiceren. De tijd van Internet of Things. Denk aan de koelkast die weet wanneer je pak melk over de datum is en automatisch een nieuw pak bestelt. Of een waterkraan die lekkages detecteert, zelf de watertoevoer afsluit en direct het waterbedrijf inseint. De ontwikkelingen gaan snel. In 2016 waren er wereldwijd 6,4 miljard apparaten verbonden met internet. Dat is al 30% meer dan in 2015. Onderzoeksbureau Gartner verwacht dat dit aantal in 2020 gegroeid is tot meer dan 20 miljard.
Vier LPWAN-technologieën om je product met internet te verbinden
Er zijn verschillende LPWAN-technologieën om je product met internet te verbinden, zodat het met andere connected devices kan communiceren. Hieronder lees je alles over NB-IoT, LTE-M, LoRa en Sigfox.
Low Power Wide Area Network (LPWAN)
Via het draadloze netwerk LPWAN wordt informatie overgedragen tussen apparaten met batterijen. LPWAN is geschikt voor verbinding over lange afstanden en heeft een grote dekking, ook in moeilijke omgevingen en zelfs onder de grond. De informatieoverdracht gaat echter wel traag. LPWAN kent geavanceerde stroombesparingstechnologie. De drie belangrijkste typen van LPWAN zijn NB-IoT, LoRa en Sigfox. Hierbij is het belangrijk om te kijken in welk land welk netwerk beschikbaar is.
1. NarrowBand – Internet of Things (NB-IoT)
NB-IoT lijkt op LTE (in de volksmond het 4G-netwerk). De technologie maakt namelijk gebruik van de voordelen van het 4G-netwerk: infrastructuur, bereik en veiligheid. Typerend is de goede dekking met een groot bereik, zelfs onder de grond. NB-IoT kan miljoenen apparaten met elkaar verbinden. Een nadeel is de lage bandbreedte, waardoor het niet mogelijk is om veel data in korte tijd te versturen. Daar staat tegenover dat de batterij lang meegaat. Wel vijftien jaar bij een verbruik van 200 bytes per dag. De technologie maakt gebruik van een bestaand netwerk en gelicentieerde frequenties, zoals 3G en 4G, en daarom is tussenkomst van anderen op het netwerk niet mogelijk. Ook is er geen wettelijke beperking van het dataverbruik.
NB-IoT is ontworpen om de kosten per module zo laag mogelijk te houden. De verwachting is dat de kosten in de toekomst lager zijn dan $ 2 per module. Door een klein geheugen (een goedkope PSRAM-variant) en het gebruik van maar één antenne is NB-IoT goedkoper dan cellular M2M. Er is geen noodzaak voor een volledige duplex-werkzaamheid. Duplex-werkzaamheid wil zeggen dat er gelijktijdig informatie wordt ontvangen en verstuurd (zoals bij een telefoon, waarbij je tegelijkertijd kunt praten en luisteren). Doordat dit bij NB-IoT niet nodig is, zijn de kosten lager dan bij 4G.
2. LTE-M
LTE-M, ook wel LTE Cat M1 genoemd, is een variant op de bestaande 4G-netwerken en vergelijkbaar met NB-IoT. Vergeleken met de andere LTE-netwerken is LTE-M beschikbaar voor een grotere bandbreedte, maar heeft het een minder goede dekking. LTE-M is daarom bedoeld voor het verzenden van informatie op frequente basis op een lagere snelheid dan normaal is voor 4G-netwerken. Het voordeel van LTE-M is dat het in staat is om realtime informatie te verschaffen. Deze technologie is op dit moment erg populair in de Verenigde Staten.
3. Long Range (LoRa)
LoRa verbindt batterij-aangedreven apparaten met elkaar via een regionaal, nationaal of globaal netwerk, tegen lage kosten. Hierbij is wel een netwerkpunt nodig, zoals WLAN of cellular M2M. LoRa heeft een bereik van 16 kilometer, zelfs in de wildernis en ondergronds. De technologie maakt gebruik van het licentievrije ISM-netwerk. Een nadeel is de mogelijke tussenkomst van andere gebruikers op het netwerk. Ook geldt een wettelijke beperking van het dataverbruik: je mag maximaal 12 bytes per uur verzenden.
4. Sigfox
Met Sigfox kun je kleine hoeveelheden data uitwisselen, zonder frequente communicatie. Sigfox kent een bereik van 40 kilometer en een zeer laag verbruik. In de stand-bymodus gaan twee AA-batterijen twee jaar mee. Net als LoRa maakt Sigfox gebruik van het licentievrije ISM-netwerk. Anderen kunnen ook gratis gebruikmaken van dit netwerk. Dit beïnvloedt de prestaties negatief, omdat de informatieoverdracht hierdoor bijvoorbeeld minder snel gaat. Wettelijk is vastgelegd dat je maximaal 12 bytes per uur mag verzenden.
NB-IoT, LoRa, Sigfox of LTE-M?
Van de vier WPLAN-technologieën loopt NB-IoT op dit moment voorop. NB-IoT heeft een grotere dekking, geen beperkingen in output, de hoogste download- en uploadrate (tot bijna tien keer zo veel als de andere LoRa en Sigfox), de langste batterijduur, een relatief goedkope module en een zeer hoog beveiligingsniveau. Ook maakt NB-IoT gebruik van het bestaande LTE-netwerk. In tegenstelling tot LoRa en Sigfox is er daarom geen nieuwe netwerkstructuur nodig van bijvoorbeeld gateways, masten en repeaters. LTE-M is vergelijkbaar met NB-IoT, maar heeft een grotere bandbreedte, waardoor je meer data kunt versturen. De dekking is wel beperkter.
Een ander voordeel van NB-IoT en LTE-M is dat er meerdere netwerkaanbieders van LTE zijn, waaronder KPN en Vodafone. Van zowel Sigfox als LoRa is er slechts één aanbieder. Sigfox is een bedrijf dat zijn eigen vorm van LPWAN heeft ontworpen. Voor LoRa geldt iets vergelijkbaars, hoewel dit wordt ondersteund door bedrijven die aangesloten zijn bij de LoRa Alliance.
De specificaties van LPWAN-technologieën
| LoRa | Sigfox | NB-IoT | LTE-M | |
| Frequentie | Europa: 868 MHz. VS: 902 MHz. China: 779 MHz | Europa: 868 MHz. VS: 902 MHz | Europa: 868 MHz. VS: 902 MHz. China: 779 MHz | Europa: 868 MHz. VS: 902 MHz. China: 779 MHz. |
| Bereik | Max. 16 km | Max. 40 km | Max. 40 km | Max. 100 km |
| Voordelen | Dekking in de wildernis en ondergronds | Laag energieverbruik | Sterk signaal, laag energieverbruik en goede beveiliging | Grotere bandbreedte, 1 Mbps per seconde. Twee keer zoveel bandbreedte als LoRa |
| Nadelen | Geen verbinding van apparaat tot apparaat | Kleine hoeveelheid data | Op dit moment nog relatief duur in vergelijking met andere LPWAN-technieken | Beperktere dekking |
| Voorbeelden* | Rattenval die signaal geeft als er een dier in zit. Of een sensor die de droogte van de grond meet, zodat een boer weet wanneer hij moet sproeien | Een water- of gasleiding die op afstand open of dicht kan worden gezet | Een lampje dat groen wordt als een parkeerplaats vrij is, of rood als de plaats bezet is. Via een app in de auto zie je meteen waar een plaats vrij is | Slimme meters, mobiele betaalautomaten en fleetmanagement waarbij meer dataverkeer nodig is dan bij NB-IoT. |