LoRaWANin jälkeen: skaalautuva IoT matkapuhelin- ja hybridiyhteyksillä

Todellisissa IoT-käyttöönotoissa kysymys ei kuitenkaan ole niinkään LoRaWANista tai solukäytöstä vaan enemmänkin siitä, miten suunnitella oikea yhteysarkkitehtuuri laitteen koko elinkaaren ajaksi.

Com4:llä näemme monien LoRaWANilla aloittaneiden asiakkaiden siirtyvän kohti solukäyttöistä IoT:tä - joko ensisijaisena yhteystekniikkana, varajärjestelmänä tai osana hybridiarkkitehtuuria. Syynä ei ole se, että LoRaWAN olisi "väärä". Monissa käyttötapauksissa se on erittäin hyvä tekniikka. Syynä on se, että IoT-käyttöönotot kehittyvät. Paikallisena sensorihankkeena alkava hanke voi nopeasti muuttua kansalliseksi tai kansainväliseksi käyttöönotoksi, jolloin kattavuudelle, luotettavuudelle, etähallinnalle, liikkuvuudelle, tietoturvalle, laiteohjelmistopäivityksille ja toiminnan valvonnalle asetetaan uusia vaatimuksia.

LoRaWAN ja IoT-soluverkko kuuluvat molemmat laajempaan LPWAN-kokonaisuuteen. LoRaWAN on LPWA-verkkoprotokolla, joka on suunniteltu yhdistämään akkukäyttöisiä laitteita internetiin alueellisissa, kansallisissa tai maailmanlaajuisissa verkoissa, kun taas LTE-M ja NB-IoT ovat IoT-käyttötapauksia varten standardoituja LPWA-solutekniikoita.

Miksi LoRaWAN vs. matkapuhelinverkkokeskustelu on liian yksinkertainen.

LoRaWANia ja IoT:tä verrataan usein toisiinsa ikään kuin ne ratkaisisivat saman ongelman samalla tavalla. Näin ei kuitenkaan ole.

LoRaWAN on usein houkutteleva silloin, kun laitteet ovat paikallaan, lähettävät pieniä datapaketteja, toimivat akulla ja niitä käytetään rajatulla alueella, jossa on käytettävissä tai voidaan asentaa yhdyskäytäväinfrastruktuuri. Mobiilivälitteinen IoT soveltuu usein paremmin, kun laitteet tarvitsevat laajempaa kattavuutta, liikkuvuutta, verkkovierailuja, helpompaa skaalautumista eri alueilla tai suoraa yhteyttä hallinnoituihin matkaviestinverkkoihin.

Haasteena on, että monet IoT-hankkeet muuttuvat ensimmäisen käyttöönoton jälkeen.

Yritys saattaa aloittaa yhdessä laitoksessa ympäristöantureilla. Sitten ratkaisu laajenee satoihin kohteisiin. Älykkään rakennuksen hanke voi alkaa sisätilojen seurannalla, minkä jälkeen tarvitaan hälytyksiä, integraatioita ja palvelutaso-odotuksia. Yhdyskunta- tai mittausprojekti voi alkaa yhdellä alueella, mutta sitten tarvitaan liitettävyyttä useissa maissa. Logistiikkaratkaisu voi siirtyä kiinteistä antureista liikkuviin laitteisiin.

Tässä vaiheessa monet asiakkaat huomaavat, että pilottikokeilussa toiminut liitäntämalli ei aina tue laajamittaisen käyttöönoton operatiivisia tarpeita.

Mitä LoRaWAN tekee hyvin

LoRaWAN on vahva vaihtoehto moniin pienitehoisiin IoT-käyttötapauksiin. Se on suunniteltu pitkän kantaman tiedonsiirtoon, vähäiseen energiankulutukseen ja pieniin datan hyötykuormiin. Se voi olla erityisen hyödyllinen älykkäissä rakennuksissa, maataloudessa, ympäristönvalvonnassa, yleishyödyllisissä laitoksissa ja yksityisissä sensoriverkoissa.

Keskeisiä vahvuuksia ovat mm:

Alhainen virrankulutus
LoRaWAN-laitteet voivat toimia vuosikausia paristolla anturityypistä, lähetystaajuudesta ja verkko-olosuhteista riippuen.

Pitkä kantama
LoRaWAN voi tukea laaja-alaista viestintää erityisesti maaseudulla tai avoimissa ympäristöissä.

Yksityisen verkon valvonta
Yritykset voivat rakentaa yksityisiä LoRaWAN-verkkoja, joissa ne hallitsevat yhdyskäytäviä ja paikallista kattavuutta.

Kustannustehokkuus paikallisessa käyttöönotossa
Kun yhdellä rajatulla alueella on suuri määrä yksinkertaisia antureita, LoRaWAN voi olla kustannustehokas.

Sopii hyvin pieniin, jaksoittaisiin tietoihin
Lämpötila, kosteus, käyttöaste, ilmanlaatu, maaperän olosuhteet, mittareiden lukemat ja yksinkertaiset tilaviestit ovat yleisiä esimerkkejä.

LoRaWAN ei siis ole katoamassa IoT:stä. Se on edelleen arvokas. Sillä on kuitenkin myös rajoituksia, jotka tulevat näkyviin sitä mukaa, kun käyttöönotot laajenevat.

Missä LoRaWAN voi muuttua haastavaksi?

Ensimmäinen haaste on infrastruktuuri. LoRaWANin kattavuus riippuu yhdyskäytävistä. Jos laite on yhdyskäytävän kantaman ulkopuolella, tieto ei saavu perille. Yksityisissä verkoissa jonkun on suunniteltava, asennettava, käytettävä, ylläpidettävä ja suojattava yhdyskäytäväinfrastruktuuri.

Toinen haaste on liikkuvuus. LoRaWAN soveltuu yleensä paremmin paikallaan oleville tai vähän liikkuville laitteille. Alueiden, rajojen, rakennusten tai matkaviestinverkkoympäristöjen yli liikkuvan omaisuuden kohdalla solukäyttöinen IoT on usein luotettavampi.

Kolmas haaste on toiminnan skaalautuvuus. Kun käyttöönotto kasvaa yhdestä kohteesta satoihin tai tuhansiin kohteisiin, yhdyskäytävien sijoittelu, vianmääritys, verkon ylläpito ja tuki voivat muuttua monimutkaisemmiksi.

Neljäs haaste on tietojen ja laitteiden hallinta. Monet nykyaikaiset IoT-laitteet tarvitsevat muutakin kuin pieniä jaksoittaisia viestejä. Ne saattavat tarvita etädiagnostiikkaa, konfiguraatiopäivityksiä, hälytyksiä, tietoturvapäivityksiä tai firmware-over-the-air-päivityksiä. Mobiilivälitteinen IoT soveltuu usein paremmin silloin, kun laite tarvitsee joustavampaa kaksisuuntaista viestintää ja laajempaa ulottuvuutta.

Miksi monet asiakkaat siirtyvät LoRaWANista matkapuhelinverkkoon?

Com4:llä tapaamme usein asiakkaita, jotka aloittivat LoRaWANilla, koska se näytti yksinkertaisimmalta tai edullisimmalta vaihtoehdolta. Ajan mittaan monet siirtyvät matkapuhelinverkkoon, koska heidän tarpeensa muuttuvat.

Yleisimpiä syitä ovat:

He tarvitsevat kattavuutta yksityisen yhdyskäytäväverkon ulkopuolella.
Ratkaisu, joka toimii hyvin yhdessä rakennuksessa, maatilalla tai kaupungissa, saattaa joutua toimimaan useissa kohteissa. Cellular IoT:n avulla laitteet voivat muodostaa yhteyden olemassa olevan matkaviestininfrastruktuurin avulla sen sijaan, että ne olisivat riippuvaisia asiakkaan hallinnoimista yhdyskäytävistä.

Ne tarvitsevat liikkuvuutta
Ajoneuvoille, konteille, koneille, laitteille ja liikkuvalle omaisuudelle LTE-M sopii usein paremmin, koska se tukee liikkuvuutta ja siirtymistä.

He tarvitsevat helpompaa kansainvälistä skaalautumista
Kun laitteita otetaan käyttöön eri maissa, IoT-soluverkko voi yksinkertaistaa yhteyksien hallintaa globaalien IoT-SIM-korttien, verkkovierailusopimusten ja yhden valvonta- ja ohjausalustan avulla.

Ne tarvitsevat luotettavampia etätoimintoja
Jos laite on liiketoimintakriittinen, asiakas tarvitsee usein ennakoitavissa olevan yhteyden, etävianmäärityksen ja turvallisen pääsyn laitetietoihin.

He tarvitsevat laiteohjelmistopäivityksiä ja elinkaaren hallintaa
Laitteiden kehittyessä yhä pidemmälle yhteyksien on tuettava muutakin kuin anturilukemia. Matkapuhelinverkko voi mahdollistaa turvalliset päivitykset, diagnostiikan ja kokoonpanomuutokset ilman fyysistä pääsyä.

He haluavat vähemmän infrastruktuurivastuita
Yhdyskäytävien käyttäminen, lähiverkon suorituskyvyn hallinta ja peittoalueen puutteiden korjaaminen voivat muodostua taakaksi. Mobiilivälitteinen IoT siirtää suuren osan verkon vastuusta vakiintuneelle mobiili-infrastruktuurille.

Mobiili-IoT: Enemmän kuin "perinteinen mobiilidata"

Mobiilivälitteinen IoT ei ole vain tavanomaista mobiililaajakaistaa. LTE-M:n ja NB-IoT:n kaltaiset teknologiat on suunniteltu IoT-laitteita varten, jotka tarvitsevat vähän virtaa, laajan peittoalueen ja pitkän akunkeston. Sekä LTE-M että NB-IoT tukevat IoT:n virransäästöominaisuuksia, kuten PSM:ää ja eDRX:ää, jotka auttavat laitteita vähentämään energiankulutusta nukkumalla, kun ne eivät ole aktiivisesti yhteydessä.

LTE-M

LTE-M on usein vahva valinta IoT-laitteille, jotka tarvitsevat pientä virrankulutusta, liikkuvuutta, NB-IoT:tä parempia tiedonsiirtonopeuksia ja verkkovierailutukea. Se soveltuu hyvin omaisuuden seurantaan, hälytyksiin, maksupäätteisiin, terveydenhuollon laitteisiin, teollisuuslaitteisiin ja liikkuviin IoT-tuotteisiin.

NB-IoT

NB-IoT on suunniteltu erittäin pienen virran ja datan määrän sovelluksiin, erityisesti paikallaan oleviin laitteisiin. Se voi olla hyödyllinen älykkäille mittareille, antureille ja laitteille, jotka sijaitsevat syvällä sisätiloissa tai vaikeasti saavutettavissa olevilla alueilla. GSMA kuvailee NB-IoT:tä 3GPP-standardoiduksi LPWA-tekniikaksi, joka soveltuu monenlaisiin IoT-laitteisiin ja -palveluihin.

LTE Cat 1 bis

Laitteille, jotka tarvitsevat enemmän kaistanleveyttä kuin LTE-M tai NB-IoT, LTE Cat 1 bis voi olla käytännöllinen vaihtoehto. Se tukee suurempia tiedonsiirtonopeuksia ja on silti yksinkertaisempi ja kustannustehokkaampi kuin perinteiset suuren kaistanleveyden LTE-moduulit.

LoRaWAN vs: Käytännön vertailu

Hybridimalli: Molempien parhaat puolet

Joissakin tapauksissa paras ratkaisu ei ole korvata LoRaWANia kokonaan matkapuhelimella. Paras ratkaisu on niiden yhdistäminen.

Hybridiarkkitehtuurissa voidaan käyttää LoRaWANia paikalliseen anturiviestintään ja matkapuhelinverkkoa takaisinkuljetukseen, varajärjestelmään tai etäyhteyteen. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun monia pienitehoisia antureita käytetään paikallisesti, mutta tietojen on silti päästävä luotettavasti pilveen.

Esimerkkejä ovat mm:

Älykkäät rakennukset

LoRaWAN-anturit voivat kerätä tietoja ilmanlaadusta, käyttöasteesta, lämpötilasta, energiankulutuksesta tai vuodoista. Matkapuhelinverkon yhdyskäytävä voi lähettää kootut tiedot turvallisesti pilveen, mikä vähentää riippuvuutta paikallisista IT-verkoista.

Älykäs maatalous

LoRaWAN voi yhdistää monia antureita maatilan eri puolilla, kun taas matkapuhelinverkko yhdistää yhdyskäytävät pilvialustoihin siellä, missä kuuluvuus on saatavilla.

Yleishyödylliset palvelut ja mittaus

Mittarit voivat kommunikoida paikallisesti LoRaWANin välityksellä, kun taas matkaviestin tarjoaa laajakaistayhteyden aggregoituja tietoja varten.

Teollisuusalueet

Anturit voivat kommunikoida paikallisesti, kun taas matkaviestin mahdollistaa turvallisen etävalvonnan ja vähentää tarvetta liittää IoT-järjestelmiä yritysten IT-verkkoihin.

Varayhteys

Jos LoRaWAN-peitto ei ole käytettävissä tai se on epävakaa, matkaviestinverkko voi tarjota varapolun kriittisille tiedoille.

Com4:n näkökulma: Yhteyden pitäisi vastata liiketoimintatapausta

Tärkein kysymys ei ole: "Mikä tekniikka on paras?". Parempi kysymys on:

Mitä laitteen on tehtävä tänään ja mitä sen on tehtävä kolmen, viiden tai kymmenen vuoden kuluttua?

Anturilla, joka lähettää lämpötilalukeman vain kahdesti päivässä, on erilaiset tarpeet kuin mobiililla omaisuudenseurannalla. Yhteen rakennukseen asennettavalla laitteella on erilaiset tarpeet kuin koko Euroopassa myytävällä tuotteella. 50 laitteen pilottihankkeella on erilaiset vaatimukset kuin 50 000 laitteen kaupallisella käyttöönotolla.

Com4 auttaa asiakkaita arvioimaan koko liitettävyyskuvan:

• Mihin laitteita asennetaan?
• Ovatko ne kiinteitä vai liikkuvia?
• Kuinka usein ne lähettävät dataa?
• Kuinka paljon dataa ne lähettävät?
• Tarvitsevatko ne laiteohjelmistopäivityksiä?
• Tarvitsevatko ne verkkovierailuja?
• Kuinka pitkä akun käyttöikä tarvitaan?
• Kuka käyttää verkkoinfrastruktuuria?
• Mitä tapahtuu, jos yhteys katkeaa?
• Miten ratkaisu skaalautuu kansainvälisesti?

Tässä kohtaa matkapuhelinverkko on usein vahvempi pitkän aikavälin valinta. Se tarjoaa yrityksille hallinnoidun, skaalautuvan ja turvallisen yhteysperustan, joka voi tukea laitteen koko elinkaarta.

Kun LoRaWAN on oikea valinta

LoRaWAN voi olla oikea valinta, kun:

• Laitteet ovat paikallaan.
• Tiedon hyötykuormat ovat pieniä.
• Akun käyttöikä on ensisijaisen tärkeää.
• Käyttöalue on selkeästi määritelty.
• Yhdyskäytäväinfrastruktuuri on käytettävissä.
• Asiakas haluaa yksityisen lähiverkon.
• Reaaliaikainen viestintä ei ole kriittistä.
• Liiketoimintamalli riippuu hyvin alhaisista toistuvista yhteyskustannuksista.
  
  

Kun matkaviestin on oikea valinta

Mobiilivälitteinen IoT on usein oikea valinta, kun:

• Laitteet liikkuvat eri paikkojen välillä.
• Tarvitaan kattavuutta eri alueilla tai maissa.
• Käyttöönoton on laajennuttava nopeasti.
• Yritys ei halua hallita yhdyskäytäviä.
• Laitteet tarvitsevat etäpäivityksiä tai -diagnostiikkaa.
• Yhteyttä on valvottava keskitetysti.
• Tietoturva ja SIM-pohjainen todennus ovat tärkeitä.
• Laitteen elinkaari on pitkä, ja siihen tarvitaan joustavuutta tulevaisuudessa.
• Ratkaisu on kaupallisesti kriittinen.

Tyypillisiä esimerkkejä ovat omaisuuden seuranta, kytketyt koneet, hälytykset, maksuratkaisut, terveydenhuollon laitteet, älykäs kaupunki-infrastruktuuri, teollisuuden valvonta, sähköautojen lataus, energiajärjestelmät ja logistiikka.

Tulevaisuuden IoT-yhteyksien varmistaminen

Monet IoT-hankkeet eivät epäonnistu siksi, että laite olisi väärä, vaan siksi, että liitäntämallia ei ole suunniteltu mittakaavaan sopivaksi.

Onnistuneen IoT-käyttöönoton on oltava luotettava paitsi laboratoriossa myös kentällä. Sen on toimittava rakennuksissa, kellareissa, maaseudulla, kaupungeissa, rajoilla ja muuttuvissa verkko-olosuhteissa. Sen on tuettava käyttöönottoa, vianmääritystä, tietoturvaa, laskutusta, datan käytön valvontaa ja elinkaaren hallintaa.

Tämän vuoksi tulevaisuudenkestävyydellä on merkitystä.

Monille yrityksille IoT-soluverkko tarjoaa perustan, jota ne tarvitsevat siirtyäkseen pilottihankkeesta tuotantoon. Toisille LoRaWAN on edelleen arvokas paikallisesti, kun taas matkaviestinjärjestelmä vahvistaa ratkaisua backhaul-, varajärjestelmä- tai kansainvälisen ulottuvuuden avulla.

IoT-yhteyksien tulevaisuus ei ole yksioikoinen. Se on integroitu, joustava ja käyttötapauskohtainen.

LoRaWANin ja matkaviestinnän väliltä eteenpäin

LoRaWAN ja solukäyttöinen IoT ovat molemmat tärkeitä teknologioita. LoRaWAN soveltuu erinomaisesti pienitehoisiin, paikallisiin, pienen datan anturiverkkoihin. Mobiili-IoT on tehokas skaalautuviin, liikkuviin, turvallisiin ja hallittuihin käyttöönottoihin.

Vahvimmat IoT-strategiat menevät kuitenkin usein pelkkää vertailua pidemmälle.

Monet Com4:n asiakkaat siirtyvät LoRaWANista matkapuhelinverkkoon, koska he tarvitsevat enemmän kattavuutta, luotettavuutta, liikkuvuutta, etähallintaa ja skaalautuvuutta. Toiset yhdistävät LoRaWANin ja matkaviestinnän saadakseen molempien maailmojen parhaat puolet.

Oikea vastaus riippuu käyttötapauksesta, liiketoimintamallista ja pitkän aikavälin käyttöönottosuunnitelmasta.

Me Com4:llä autamme yrityksiä suunnittelemaan IoT-yhteydet, jotka eivät toimi vain ensimmäistä laitetta varten - vaan myös seuraavaa tuhatta laitetta, seuraavaa markkinaa ja koko ratkaisun elinkaarta varten.