Oltre LoRaWAN: un IoT scalabile con connettività cellulare e ibrida

Ma nelle implementazioni reali dell'IoT, la questione è sempre meno LoRaWAN vs cellulare e più come progettare la giusta architettura di connettività per l'intero ciclo di vita del dispositivo.

Noi di Com4 vediamo che molti clienti che hanno iniziato con LoRaWAN si stanno spostando verso l'IoT cellulare, come tecnologia di connettività principale, come ripiego o come parte di un'architettura ibrida. Il motivo non è che LoRaWAN sia "sbagliata". In molti casi d'uso, è un'ottima tecnologia. Il motivo è che le implementazioni IoT si evolvono. Quello che inizia come un progetto di sensori locali può diventare rapidamente un'implementazione nazionale o internazionale, con nuovi requisiti di copertura, affidabilità, gestione remota, mobilità, sicurezza, aggiornamenti del firmware e controllo operativo.

LoRaWAN e l'IoT cellulare fanno entrambi parte del più ampio panorama LPWAN. LoRaWAN è un protocollo di rete LPWA progettato per collegare dispositivi a batteria a Internet attraverso reti regionali, nazionali o globali, mentre LTE-M e NB-IoT sono tecnologie LPWA cellulari standardizzate per i casi d'uso IoT.

Perché il dibattito LoRaWAN vs Cellular è troppo semplice

LoRaWAN e IoT cellulare vengono spesso paragonati come se risolvessero lo stesso problema allo stesso modo. Non è così.

LoRaWAN è spesso interessante quando i dispositivi sono stazionari, inviano piccoli pacchetti di dati, funzionano a batteria e sono distribuiti in un'area definita dove è disponibile o può essere installata un'infrastruttura gateway. L'IoT cellulare è spesso più adatto quando i dispositivi necessitano di una copertura più ampia, di mobilità, di roaming, di una scalabilità più semplice tra le regioni o di una connessione diretta alle reti mobili gestite.

La sfida è che molti progetti IoT cambiano dopo la prima implementazione.

Un'azienda può iniziare con sensori ambientali in una struttura. Poi la soluzione si espande a centinaia di siti. Un progetto di smart building può iniziare con il monitoraggio degli interni e poi richiedere allarmi, integrazioni e aspettative di livello di servizio. Un progetto di utilità o di misurazione può iniziare in una regione e poi richiedere la connettività in più paesi. Una soluzione logistica può passare da sensori fissi a risorse mobili.

È qui che molti clienti scoprono che il modello di connettività che ha funzionato in un progetto pilota non sempre è in grado di supportare le esigenze operative di una distribuzione su larga scala.

Cosa fa LoRaWAN

LoRaWAN è un'opzione valida per molti casi d'uso IoT a basso consumo. È progettata per comunicazioni a lungo raggio, basso consumo energetico e piccoli carichi di dati. Può essere particolarmente utile negli edifici intelligenti, nell'agricoltura, nel monitoraggio ambientale, nei servizi pubblici e nelle reti di sensori private.

I punti di forza principali sono:

Basso consumo energetico
I dispositivi LoRaWAN possono funzionare per anni con una batteria, a seconda del tipo di sensore, della frequenza di trasmissione e delle condizioni della rete.

Lunga portata
LoRaWAN può supportare la comunicazione ad ampio raggio, soprattutto in ambienti rurali o aperti.

Controllo della rete privata
Le aziende possono costruire reti LoRaWAN private dove controllano i gateway e la copertura locale.

Efficienza dei costi per le installazioni locali
Per un gran numero di semplici sensori in un'area definita, LoRaWAN può essere conveniente.

Adatta a dati piccoli e periodici
Temperatura, umidità, occupazione, qualità dell'aria, condizioni del suolo, letture dei contatori e semplici messaggi di stato sono esempi comuni.

LoRaWAN non sta quindi scomparendo dall'IoT. Rimane preziosa. Ma ha anche dei limiti che diventano sempre più visibili man mano che le implementazioni aumentano.

Dove LoRaWAN può diventare problematica

La prima sfida è l'infrastruttura. La copertura LoRaWAN dipende dai gateway. Se il dispositivo si trova al di fuori del raggio d'azione del gateway, i dati non arrivano. Per le reti private, qualcuno deve pianificare, installare, gestire, mantenere e proteggere l'infrastruttura del gateway.

La seconda sfida è la mobilità. La LoRaWAN è solitamente più adatta a dispositivi stazionari o a bassa mobilità. Per i beni che si spostano attraverso regioni, confini, edifici o ambienti di rete mobile, l'IoT cellulare è spesso più affidabile.

La terza sfida è la scalabilità operativa. Quando un'implementazione cresce da un sito a centinaia o migliaia di siti, il posizionamento del gateway, la risoluzione dei problemi, la manutenzione della rete e il supporto possono diventare più complessi.

La quarta sfida è la gestione dei dati e dei dispositivi. Molti dispositivi IoT moderni hanno bisogno di qualcosa di più di piccoli messaggi periodici. Possono necessitare di diagnostica remota, aggiornamenti di configurazione, allarmi, aggiornamenti di sicurezza o aggiornamenti del firmware over-the-air. L'IoT cellulare è spesso più adatto quando il dispositivo necessita di una comunicazione bidirezionale più flessibile e di una portata più ampia.

Perché molti clienti passano da LoRaWAN a Cellular

In Com4 incontriamo spesso clienti che hanno iniziato con LoRaWAN perché sembrava l'opzione più semplice o a basso costo. Col tempo, molti passano al cellulare perché le loro esigenze cambiano.

Le ragioni più comuni sono:

Necessità di copertura al di là di una rete gateway privata
Una soluzione che funziona bene in un edificio, in una fattoria o in una città potrebbe dover funzionare in molti siti. L'IoT cellulare consente ai dispositivi di connettersi utilizzando l'infrastruttura mobile esistente, invece di dipendere dai gateway gestiti dal cliente.

Hanno bisogno di mobilità
Per i veicoli, i container, le macchine, le attrezzature e gli asset mobili, l'LTE-M è spesso più adatto perché supporta la mobilità e l'handover.

Hanno bisogno di una scalabilità internazionale più semplice
Quando i dispositivi sono distribuiti in diversi Paesi, l'IoT cellulare può semplificare la gestione della connettività attraverso SIM IoT globali, accordi di roaming e un'unica piattaforma per il monitoraggio e il controllo.

Hanno bisogno di operazioni remote più affidabili
Se un dispositivo è critico per l'azienda, il cliente ha spesso bisogno di connettività prevedibile, risoluzione dei problemi in remoto e accesso sicuro ai dati del dispositivo.

Hanno bisogno di aggiornamenti del firmware e di gestione del ciclo di vita
Man mano che i dispositivi diventano più avanzati, la connettività deve supportare più delle letture dei sensori. La telefonia cellulare può consentire aggiornamenti sicuri, diagnostica e modifiche della configurazione senza accesso fisico.

Vogliono meno responsabilità per l'infrastruttura
La gestione dei gateway, la gestione delle prestazioni della rete locale e la risoluzione delle lacune di copertura possono diventare un onere. L'IoT cellulare sposta gran parte della responsabilità della rete all'infrastruttura mobile consolidata.

IoT cellulare: Più dei "dati mobili tradizionali"

L'IoT cellulare non è solo banda larga mobile standard. Tecnologie come LTE-M e NB-IoT sono state progettate per i dispositivi IoT che necessitano di basso consumo energetico, copertura estesa e lunga durata della batteria. Sia l'LTE-M che l'NB-IoT supportano funzioni di risparmio energetico per l'IoT, come il PSM e l'eDRX, che aiutano i dispositivi a ridurre il consumo di energia dormendo quando non comunicano attivamente.

LTE-M

L'LTE-M è spesso una scelta importante per i dispositivi IoT che necessitano di basso consumo energetico, mobilità, velocità di trasmissione dati migliori rispetto all'NB-IoT e supporto per il roaming. È adatto per il tracciamento di beni, gli allarmi, i terminali di pagamento, i dispositivi sanitari, le apparecchiature industriali e i prodotti IoT mobili.

NB-IoT

NB-IoT è progettato per applicazioni a bassissima potenza e a basso consumo di dati, in particolare per i dispositivi stazionari. Può essere utile per contatori intelligenti, sensori e dispositivi situati in ambienti chiusi o in aree difficili da raggiungere. GSMA descrive NB-IoT come una tecnologia LPWA standardizzata 3GPP per un'ampia gamma di dispositivi e servizi IoT.

LTE Cat 1 bis

Per i dispositivi che necessitano di una larghezza di banda maggiore rispetto a LTE-M o NB-IoT, LTE Cat 1 bis può essere un'alternativa pratica. Supporta velocità di trasmissione dati più elevate, pur essendo più semplice e conveniente rispetto ai moduli LTE tradizionali ad alta larghezza di banda.

LoRaWAN vs Cellulare: Un confronto pratico

Il modello ibrido: Ottenere il meglio da entrambi

Per alcune implementazioni, la risposta migliore non è quella di sostituire completamente LoRaWAN con la rete cellulare. La risposta migliore è combinarle.

Un'architettura ibrida può utilizzare LoRaWAN per la comunicazione locale dei sensori e la rete cellulare per il backhaul, il fallback o l'accesso remoto. Questo è particolarmente importante quando molti sensori a bassa potenza sono distribuiti localmente, ma i dati devono comunque raggiungere il cloud in modo affidabile.

Gli esempi includono:

Edifici intelligenti

I sensori LoRaWAN possono raccogliere dati sulla qualità dell'aria, l'occupazione, la temperatura, il consumo energetico o le perdite. Un gateway cellulare può inviare i dati aggregati in modo sicuro al cloud, riducendo la dipendenza dalle reti IT locali.

Agricoltura intelligente

LoRaWAN può collegare molti sensori in un'azienda agricola, mentre il backhaul cellulare collega i gateway alle piattaforme cloud dove è disponibile la copertura.

Servizi di pubblica utilità e misurazione

I contatori possono comunicare localmente attraverso LoRaWAN, mentre la rete cellulare fornisce connettività ad ampio raggio per i dati aggregati.

Siti industriali

I sensori possono comunicare localmente, mentre la rete cellulare consente un monitoraggio remoto sicuro e riduce la necessità di collegare i sistemi IoT alle reti IT aziendali.

Connettività di ripiego

Se la copertura LoRaWAN non è disponibile o è instabile, la rete cellulare può fornire un percorso di backup per i dati critici.

Il punto di vista di Com4: La connettività deve corrispondere al caso aziendale

La domanda più importante non è "quale tecnologia è la migliore?". La domanda migliore è:

Cosa deve fare il dispositivo oggi e cosa dovrà fare tra tre, cinque o dieci anni?

Un sensore che invia una lettura della temperatura solo due volte al giorno ha esigenze diverse da quelle di un localizzatore mobile. Un dispositivo installato in un edificio ha esigenze diverse da un prodotto venduto in tutta Europa. Un progetto pilota con 50 dispositivi ha esigenze diverse da una distribuzione commerciale con 50.000 dispositivi.

Noi di Com4 aiutiamo i clienti a valutare il quadro completo della connettività:

• Dove saranno distribuiti i dispositivi?
• Sono fissi o mobili?
• Con quale frequenza inviano dati?
• Quanti dati inviano?
• Hanno bisogno di aggiornamenti del firmware?
• Hanno bisogno di roaming?
• Qual è la durata della batteria richiesta?
• Chi gestirà l'infrastruttura di rete?
• Cosa succede se la connettività si interrompe?
• Come si scalerà la soluzione a livello internazionale?

È qui che l'IoT cellulare diventa spesso la scelta più forte a lungo termine. Offre alle aziende una base di connettività gestita, scalabile e sicura, in grado di supportare l'intero ciclo di vita del dispositivo.

Quando LoRaWAN è la scelta giusta

LoRaWAN può essere la scelta giusta quando:

• I dispositivi sono fissi.
• I carichi di dati sono piccoli.
• La durata della batteria è una priorità assoluta.
• L'area di distribuzione è chiaramente definita.
• L'infrastruttura del gateway è disponibile.
• Il cliente desidera una rete locale privata.
• La comunicazione in tempo reale non è fondamentale.
• Il business case dipende da costi di connettività ricorrenti molto bassi.
  
  

Quando il cellulare è la scelta giusta

L'IoT cellulare è spesso la scelta giusta quando:

• I dispositivi si spostano da un luogo all'altro.
• È necessaria una copertura a livello regionale o nazionale.
• L'implementazione deve essere scalabile rapidamente.
• L'azienda non vuole gestire i gateway.
• I dispositivi devono essere aggiornati o diagnosticati in remoto.
• La connettività deve essere monitorata a livello centrale.
• La sicurezza dei dati e l'autenticazione basata su SIM sono importanti.
• Il ciclo di vita del dispositivo è lungo e richiede flessibilità futura.
• La soluzione è critica dal punto di vista commerciale.

Esempi tipici sono il tracciamento degli asset, le macchine connesse, gli allarmi, le soluzioni di pagamento, i dispositivi sanitari, le infrastrutture delle città intelligenti, il monitoraggio industriale, la ricarica dei veicoli elettrici, i sistemi energetici e la logistica.

Connettività IoT a prova di futuro

Molti progetti IoT falliscono non perché il dispositivo è sbagliato, ma perché il modello di connettività non è stato progettato per la scala.

Un'implementazione IoT di successo deve essere affidabile non solo in laboratorio, ma anche sul campo. Deve funzionare in edifici, scantinati, aree rurali, città, confini e condizioni di rete mutevoli. Deve supportare l'onboarding, la risoluzione dei problemi, la sicurezza, la fatturazione, il controllo dell'utilizzo dei dati e la gestione del ciclo di vita.

Ecco perché è importante essere a prova di futuro.

Per molte aziende, l'IoT cellulare fornisce le basi necessarie per passare dalla fase pilota alla produzione. Per altre, LoRaWAN rimane importante a livello locale, mentre la rete cellulare rafforza la soluzione attraverso il backhaul, il fallback o la portata internazionale.

Il futuro della connettività IoT non è un sistema a taglia unica. È integrato, flessibile e orientato ai casi d'uso.

Andare oltre LoRaWAN e cellulare

LoRaWAN e l'IoT cellulare sono entrambe tecnologie importanti. LoRaWAN è eccellente per le reti di sensori a bassa potenza, locali e con pochi dati. L'IoT cellulare è potente per implementazioni scalabili, mobili, sicure e gestite.

Ma le strategie IoT più efficaci spesso vanno oltre il semplice confronto.

Molti clienti Com4 passano da LoRaWAN a cellulare perché hanno bisogno di maggiore copertura, affidabilità, mobilità, gestione remota e scalabilità. Altri combinano LoRaWAN e cellulare per ottenere il meglio da entrambi i mondi.

La risposta giusta dipende dal caso d'uso, dal modello aziendale e dal piano di implementazione a lungo termine.

Noi di Com4 aiutiamo le aziende a progettare una connettività IoT che funzioni non solo per il primo dispositivo, ma anche per i prossimi mille, per il prossimo mercato e per l'intero ciclo di vita della soluzione.