Hvilke IoT netværker bør byer og erhverv benytte?

af Alexander Bonde

Vores Internet of Things (IoT) enheder virker ved at afmåle og danne data vedrørende fyldningsgraden i containere og skraldespande. Denne data bliver enten sendt eller opbevaret på internettet, og for at muligøre sådan en kommunikation kræves et netværk, der tillader forbindelse og derved sender data mellem IoT enheden og applikationen. Det samme gør sig gældende for mange andre IoT enheder til diverse formål.

IoT enheden fra WasteHero understøtter flere forskellige netværk, herunder GSM (Global System for Mobile Communications), Sigfox, LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) & NB-IoT (Narrow-Band). Den følgende artikel vil diskutere nogle af fordelene og ulemperne ved de enkelte netværk, for at hjælpe dig med at afgøre hvilket netværk er den bedste løsning for netop dig og dit projekt.

 

LPWAN (Low Power Wide Area Network)

Sigfox, LoRaWAN og NB-IoT er alle verificerede muligheder til IoT enheder og kan alle klassificeres som LPWAN (Low Power Wide Area Network). LPWAN refererer til en netværksteknologi, der understøtter low-power radios til kommunikation og kan dække store geografiske områder. Disse netværk bliver i stigende grad populære, da netværksudbydere udvikler horisontale netværk til machine-to-machine (M2M) løsninger ved brug af LPWAN. LPWAN karakteriseres oftest ved det lave energiforbrug, stor radius for kommunikation og lave datahastighed. Dette gør dem til et perfekt match til IoT enheder, da disse ofte ikke sender data kontinuerligt, er batteridrevet – og derfor kræver et lavt energiforbrug, samt der ofte er langt imellem IoT enheder, der derfor kan trække fordele af den store radius for kommunikation. Udover de nævnte LPWAN netværker, så vil artiklen også omhandle GSM mobilnetværk, da dette tilbyder den bedste dækning på nuværende tidspunkt.

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)

LoRa er en patenteret trådløs teknologi udviklet af Cycle of Grenoble og senere opkøbt af Semtech i 2012.

Dækningen af LoRaWAN afhænger meget af både lokation og implementering, da mere eller mindre alle kan opstille et LoRaWAN netværk. Dette kræver blot at man køber gateways og benytter en eksisterende netværksinfrastruktur såsom The Things Network (TTN) eller Loriot.

Der er dækning I mere end 100 lande, med mere end 50 offentlige netværksoperatører og mere end 450 medlemmer i LoRa Alliancen.

 

Figure 1 - LoRa Alliance - kort over dækning

 

Det er en teknologi, der tilbyder et lavt energiforbrug med en stor radius for netværksdækning, som er open source til lave omkostniger og skræddersyet til IoT kommunikation. Ulempen er dog, at netværket afhænger af at man har opstillet gateways og vedligeholder netværket. Dette betyder at hele netværk er afhlængigt af opstillingen og implementeringen af netværket. Det giver dog mulighed for at man opstiller og styrer sit helt egent netværk uden månedlige betalinger. Der er dog en vis omkostning forbundet med opstillingen af gateways til et LoRaWAN netværk, meget vedligeholdese og sikkerhedsforanstaltninger, der skal gøres internt. Dog har man sit eget netværk, hvilket kan give nogle fordelagtige funktioner afhængig af projektet, da dette er uden månedlige omkostninger til abonnement efter opstillingen af gateways og dannelsen af infrastrukturen.

 

Sigfox

Sigfox er en proprietær teknologi udviklet af den franske virksomhed Sigfox. De tilbyder et verdensdækkende netværk baseret på LPWAN service til en månedlig betaling. Sigfox er defineret det som en komplet end-to-end kommunikationsløsning, hvor de har opbygget en verdensomspændende kommunikationsinfrastruktur og netværksløsning udviklet specielt til at understøtte IoT enheder og M2M kommunikation.

Sigfox hævder at understøtte op til en million enheder på et netværk med en dækning på 30-50 km i landdistrikter og 3-10 km i byområder. Et studie foretaget af Sigfox dækningen konkludere at 97 % af transmissioner var succesfulde målt fra 400 forskellige lokationer.

Sigfox er aktive i mere end 45 lande med mere end 3.8 millioner km2 dækning. Sigfox angiver at der er verdensomspændende dækning, dog er dækningen hovedsagligt begrænset til det vestlige Europa, dele af Nord- og Sydamerika, Mellemøsten, Sydlige Afrika, Japan og Australien. I dækningskortet herunder kan den active dækning ses med lyseblåt hvorimod lilla er områder hvor Sigfox er igang med at danne en infrastruktur til at understøtte netværket.

Figure 2 - Sigfox coverage

Sigfox tilbyder en mulighed for at transportere data til en lav pris med et lavt energiforbrug. Derudover har de en stor radius til kommunikation og hele netværkstrukturen er dækket af Sigfox, derved sikre de at netværket er vedligeholdt og tilgængelig. Sigfox tilbyder også lokalisering gennem triangulation og WiFi – dette er dog ikke en særlig akkurat metode for afmåling af lokation (1-10 km, 80 % af tiden). Sigfox begrænses dog til 140 data transmissioner dagligt, specifikationerne er ikke tilgængelig for offentligheden og der er en omkostning forbundet med at sende datatransmissioner på dette netværk.

 

NB-IoT (Narrow Band)

NB-IoT er en teknologi, som blev standardiseret af ”The 3rd Generation Partnership Project” (3GPP) i Juni, 2016. NB-IoT teknologien har arvet sine kernefunktioner fra LTE, og designet tilllader det at sameksistere godt med både GSM og LTE systemer. Gennem en software opgradering, kan basale netværkselementer fra en netværksudbyders eksisterende LTE netværk understøtte NB-IoT.

NB-IoT standarden er udviklet til at forbedre netværksdækning indendøre, understøtte et stort antal enheder med lav gennemstrømning, sikre minimal forstyrrelse mellem kommunikation, lave enhedsomkostninger, lavt energiforbrug og en optimeret netværksarkitektur.

NB-IoT er stadig i et forholdsvis tidligt stadie, det er dog forventet at vi vil ses verdensomspændende dækning indenfor de kommende år, hvor netværksoperatører hurtigt vil udvide netværksmulighederne. Herunder ses et billede af den nuværende 4G/LTE dækning, hvor en software opgradering kan tillade NB-IoT netværker:

 

Figure 3 - 4G/LTE Coverage map

 

 

NB-IoT tilbyder en enorm dækning, muligheden for at hurtigt opgradere eksisterende netværk, et lavt energiforbrug med batterilevetid helt op til 10 år, billige komponenter, meget pålidelige datatransmissioner. NB-IoT går dog igennem en base station ejet af en netværksudbyder, hvilket gør dette til en betalt service.

 

GSM (Global Systems for Mobile Communications)’

Global System for Mobile Communications (GSM) er en standard udviklet af det Europæiske Telekommunikations Standard Institut med målet om at beskrive den anden generation af digital cellulær netværk brugt til mobile enheder såsom mobiltelefoner og deres forbindelse til internettet. GSM var først opstillet i Finland i 1991 og er siden da blevet en global standard med mere end 90 % af det samlede markede. GSM er idag brugt af mere end 6 milliarder mennesker og er aktivt i mere end 219 lande verden over.

GSM tilbyder verdens største netværksdækning:

A close up of a map

Description generated with high confidence

Figure 4 - GSM World Coverage Map 

 

GSM forbindelse gennem GPRS, 2G, 3G eller 4G tilbyder på nuværende tidspunkt den bedste dækning globalt og en ang række hardware kan kobles på dette netværk. Derudover tilbyder GSM et stabilt og gennemtestet netværk. GSM er dog ikke udviklet til IoT enheder og de fleste 2G/3G/4G enheder kan slet ikke konkurre med energiforbrug sammenlignet til LPWAN modemmer. Derudover er GSM netværk dyrere med en månedlig abonnement betaling plus nødvendighed for et SIM-kort gør GSM til en mindre attraktiv løsning til alternative netværker for IoT enheder.

Sammenligning af netværk:

Vi har lavet en sammenligning af de omtalte netværk udfra deres rækkevidde i både landdistrikter og byområder, sikkerhed, strømforbrug, datahastighed, dækning og netværkstopologi:

Vælge det rigtige netværk for dig

Når du skal beslutte dig for hvilket netværk, der er det rigtige for dig afhænger det oftest af specifikationerne på dit projekt samt din lokalitet.

LoRaWAN tilbyder et betydligt billigere netværk på en månedlig basis uden abonnement med det laveste energiforbrug, dog kræver det en væsentlig investering fra start til opsætning af netværksinfrastruktur  gennem gateways og løbende vedligeholdese, hvilket ikke altid er ønskeligt.

Sigfox tilbyder også et stabilt netværk med et lavt energiforbrug, stor rækkevidde og man er fri for vedligeholdelse af netværket, dog er man pålagt en månedlig abonnementsbetaling for netværk. Derudover er der stadig kun begrænset adgang, derfor er Sigfox ikke altid en mulighed.

NB-IoT tilbyder en utrolig stabil infrastruktur og netværk med bedste rækkevidde og forbindelse, især til ”deep indoor use”, hvilket kan være relevant for f.eks. nedgrave containere for at opnå et stabilt signal. NB-IoT er dog som Sigfox også et abonnement igennem en netværksudbyder og er stadig ikke tilgængeligt i hele verdenen endnu.

Til sidst har vi GSM, som tilbyder den bedste dækning globalt, dog er den betydeligt dyrere sammenlignet med andre løsninger, har et betydeligt større energiforbrug og en lav rækkevidde i forhold til andre netværk. GSM er også baseret på en månedlig betaling gennem en netværksudbyder. Vi anbefaler derfor kun GSM netværk, hvis andre alternativer ikke er mulige.

Hvis du stadig er i tvivl om hvilket netværk, der ville være den bedste løsning for netop dig og dit projekt, så kontakt en af vores ansatte idag og hør mere om hvordan WasteHero kan hjælpe netop dig.

  • Affald
  • WasteHero
  • Virksomheder
  • IoT
  • Teknologi

Del det!

If you can't wait new posts from WasteHero sign up for our newsletter

(Vi lover ikke at sende spam)