Bortom LoRaWAN: skalbar IoT med mobil- och hybriduppkoppling

Men i verkliga IoT-implementationer handlar frågan allt mindre om LoRaWAN kontra mobilnät och allt mer om hur man utformar rätt anslutningsarkitektur för enhetens hela livscykel.

På Com4 ser vi att många kunder som började med LoRaWAN rör sig mot mobil IoT - antingen som den primära anslutningstekniken, som en reservlösning eller som en del av en hybridarkitektur. Anledningen är inte att LoRaWAN är "fel". I många användningsfall är det en mycket bra teknik. Anledningen är att IoT-implementeringar utvecklas. Det som börjar som ett lokalt sensorprojekt kan snabbt bli en nationell eller internationell utrullning, med nya krav på täckning, tillförlitlighet, fjärrstyrning, mobilitet, säkerhet, uppdateringar av firmware och driftskontroll.

LoRaWAN och cellulärt IoT tillhör båda det bredare LPWAN-landskapet. LoRaWAN är ett LPWA-nätverksprotokoll som utformats för att ansluta batteridrivna enheter till internet via regionala, nationella eller globala nätverk, medan LTE-M och NB-IoT är cellulära LPWA-tekniker som standardiserats för IoT-användningsfall.

Varför debatten om LoRaWAN vs. mobilnät är för enkel

LoRaWAN och cellulärt IoT jämförs ofta som om de löser samma problem på samma sätt. Det gör de inte.

LoRaWAN är ofta attraktivt när enheterna är stationära, skickar små datapaket, drivs med batteri och används i ett definierat område där gateway-infrastruktur finns tillgänglig eller kan installeras. Cellular IoT passar ofta bättre när enheterna behöver bredare täckning, mobilitet, roaming, enklare skalning över regioner eller direktanslutning till hanterade mobilnät.

Utmaningen är att många IoT-projekt förändras efter den första driftsättningen.

Ett företag kanske börjar med miljösensorer i en anläggning. Sedan utökas lösningen till hundratals platser. Ett projekt för smarta byggnader kan börja med inomhusövervakning och sedan kräva larm, integrationer och förväntningar på servicenivån. Ett projekt för elförsörjning eller mätning kan inledas i en region och sedan kräva anslutning i flera länder. En logistiklösning kan gå från fasta sensorer till mobila tillgångar.

Det är här många kunder upptäcker att den anslutningsmodell som fungerade i ett pilotprojekt inte alltid stöder de operativa behoven i en skalad driftsättning.

Vad LoRaWAN gör bra

LoRaWAN är ett starkt alternativ för många IoT-användningsfall med låg effekt. Det är utformat för långdistanskommunikation, låg energiförbrukning och små datanyttolaster. Det kan vara särskilt användbart i smarta byggnader, jordbruk, miljöövervakning, allmännyttiga företag och privata sensornätverk.

Viktiga styrkor inkluderar:

Låg energiförbrukning
LoRaWAN-enheter kan drivas med batteri i flera år, beroende på sensortyp, överföringsfrekvens och nätverksförhållanden.

Lång räckvidd
LoRaWAN kan stödja kommunikation över stora områden, särskilt på landsbygden eller i öppna miljöer.

Kontroll över privata nätverk
Företag kan bygga privata LoRaWAN-nätverk där de kontrollerar gateways och lokal täckning.

Kostnadseffektivitet för lokala utplaceringar
För ett stort antal enkla sensorer inom ett definierat område kan LoRaWAN vara kostnadseffektivt.

Passar bra för små, periodiska data
Temperatur, luftfuktighet, beläggning, luftkvalitet, markförhållanden, mätaravläsningar och enkla statusmeddelanden är vanliga exempel.

LoRaWAN försvinner därför inte från IoT. Det är fortfarande värdefullt. Men det har också begränsningar som blir mer synliga i takt med att driftsättningen ökar.

Där LoRaWAN kan bli en utmaning

Den första utmaningen är infrastrukturen. LoRaWAN-täckningen är beroende av gateways. Om enheten befinner sig utanför gatewayens räckvidd kommer data inte fram. För privata nätverk måste någon planera, installera, driva, underhålla och säkra gatewayinfrastrukturen.

Den andra utmaningen är mobilitet. LoRaWAN är vanligtvis bättre lämpat för stationära enheter eller enheter med låg mobilitet. För tillgångar som rör sig över regioner, gränser, byggnader eller mobila nätverksmiljöer är mobil IoT ofta mer tillförlitligt.

Den tredje utmaningen är operativ skalbarhet. När en driftsättning växer från en plats till hundratals eller tusentals platser kan gatewayplacering, felsökning, nätverksunderhåll och support bli mer komplicerat.

Den fjärde utmaningen är data- och enhetshantering. Många moderna IoT-enheter behöver mer än små periodiska meddelanden. De kan behöva fjärrdiagnostik, konfigurationsuppdateringar, larm, säkerhetsuppdateringar eller firmware-over-the-air-uppdateringar. Mobil IoT är ofta bättre lämpad när enheten behöver mer flexibel tvåvägskommunikation och bredare räckvidd.

Varför många kunder går från LoRaWAN till cellulärt

På Com4 träffar vi ofta kunder som började med LoRaWAN för att det verkade vara det enklaste eller billigaste alternativet. Med tiden går många över till cellulära lösningar eftersom deras behov förändras.

De vanligaste anledningarna är bland annat

De behöver täckning bortom ett privat gateway-nätverk
En lösning som fungerar bra i en byggnad, på en gård eller i en stad kan behöva fungera på många olika platser. Cellular IoT gör det möjligt för enheter att ansluta med hjälp av befintlig mobil infrastruktur istället för att vara beroende av kundhanterade gateways.

De behöver mobilitet
För fordon, containrar, maskiner, utrustning och mobila tillgångar är LTE-M ofta en bättre lösning eftersom den stöder mobilitet och handover.

De behöver enklare internationell skalning
När enheter distribueras i olika länder kan mobil IoT förenkla hanteringen av anslutningar genom globala IoT SIM-kort, roamingavtal och en plattform för övervakning och styrning.

De behöver mer tillförlitliga fjärroperationer
Om en enhet är affärskritisk behöver kunden ofta förutsägbar anslutning, felsökning på distans och säker åtkomst till enhetsdata.

De behöver uppdateringar av firmware och livscykelhantering
I takt med att enheterna blir mer avancerade måste anslutningen stödja mer än sensoravläsningar. Mobiltelefoni kan möjliggöra säkra uppdateringar, diagnostik och konfigurationsändringar utan fysisk åtkomst.

De vill ha mindre ansvar för infrastrukturen
Att driva gateways, hantera lokala nätverks prestanda och felsöka täckningsluckor kan bli en börda. Cellular IoT flyttar en stor del av nätverksansvaret till den etablerade mobila infrastrukturen.

IoT för mobiler: Mer än "traditionell mobildata"

Cellular IoT är inte bara vanligt mobilt bredband. Tekniker som LTE-M och NB-IoT har utformats för IoT-enheter som behöver låg strömförbrukning, utökad täckning och lång batteritid. Både LTE-M och NB-IoT har stöd för IoT-strömsparfunktioner som PSM och eDRX, som hjälper enheter att minska energiförbrukningen genom att sova när de inte kommunicerar aktivt.

LTE-M

LTE-M är ofta ett bra val för IoT-enheter som behöver låg strömförbrukning, mobilitet, bättre datahastigheter än NB-IoT och stöd för roaming. Det passar bra för spårning av tillgångar, larm, betalterminaler, sjukvårdsutrustning, industriell utrustning och mobila IoT-produkter.

NB-IoT

NB-IoT är utformat för applikationer med mycket låg effekt och låg datahastighet, särskilt stationära enheter. Det kan vara användbart för smarta mätare, sensorer och enheter som är placerade djupt inomhus eller i svåråtkomliga områden. GSMA beskriver NB-IoT som en 3GPP-standardiserad LPWA-teknik för ett brett utbud av IoT-enheter och -tjänster.

LTE Cat 1 bis

För enheter som behöver mer bandbredd än LTE-M eller NB-IoT kan LTE Cat 1 bis vara ett praktiskt alternativ. Den stöder högre datahastigheter samtidigt som den är enklare och mer kostnadseffektiv än traditionella LTE-moduler med hög bandbredd.

LoRaWAN vs Cellular: En praktisk jämförelse

Hybridmodellen: Få det bästa av båda

För vissa driftsättningar är det bästa svaret inte att ersätta LoRaWAN med mobilnätet helt och hållet. Det bästa svaret är att kombinera dem.

I en hybridarkitektur kan LoRaWAN användas för lokal sensorkommunikation och mobilnätet för backhaul, fallback eller fjärråtkomst. Detta är särskilt relevant när många sensorer med låg effekt används lokalt, men datan ändå måste nå molnet på ett tillförlitligt sätt.

Exempel på detta är:

Smarta byggnader

LoRaWAN-sensorer kan samla in data om luftkvalitet, beläggning, temperatur, energiförbrukning eller läckage. En mobil gateway kan skicka aggregerad data säkert till molnet, vilket minskar beroendet av lokala IT-nätverk.

Smart jordbruk

LoRaWAN kan ansluta många sensorer över en gård, medan mobil backhaul ansluter gateways till molnplattformar där täckning finns tillgänglig.

El- och vattenförsörjning samt mätning

Mätare kan kommunicera lokalt via LoRaWAN, medan mobilnätet ger en bred anslutning för aggregerad data.

Industriella anläggningar

Sensorer kan kommunicera lokalt, medan mobiltelefoni möjliggör säker fjärrövervakning och minskar behovet av att ansluta IoT-system till företagens IT-nätverk.

Reservanslutning

Om LoRaWAN-täckningen är otillgänglig eller instabil kan mobilnätet tillhandahålla en reservväg för kritiska data.

Com4:s perspektiv: Konnektivitet bör matcha affärsnyttan

Den viktigaste frågan är inte "Vilken teknik är bäst?". Den bättre frågan är:

Vad behöver enheten göra idag och vad kommer den att behöva göra om tre, fem eller tio år?

En sensor som bara skickar en temperaturavläsning två gånger om dagen har andra behov än en mobil spårare av tillgångar. En enhet som installeras i en byggnad har andra behov än en produkt som säljs i hela Europa. Ett pilotprojekt med 50 enheter har andra krav än en kommersiell driftsättning med 50 000 enheter.

På Com4 hjälper vi våra kunder att bedöma hela konnektivitetsbilden:

• Var kommer enheterna att placeras ut?
• Är de stationära eller mobila?
• Hur ofta skickar de data?
• Hur mycket data skickar de?
• Behöver de uppdateringar av firmware?
• Behöver de roaming?
• Vilken batteritid krävs?
• Vem ska sköta driften av nätverksinfrastrukturen?
• Vad händer om anslutningen inte fungerar?
• Hur ska lösningen kunna skalas upp internationellt?

Det är här som mobilt IoT ofta blir det starkare långsiktiga valet. Det ger företagen en hanterad, skalbar och säker anslutningsgrund som kan stödja hela enhetens livscykel.

När LoRaWAN är rätt val

LoRaWAN kan vara rätt val när:

• Enheterna är stationära.
• Datanyttolasten är liten.
• Batteriets livslängd är av högsta prioritet.
• Utbredningsområdet är tydligt definierat.
• Gateway-infrastruktur finns tillgänglig.
• Kunden vill ha ett privat lokalt nätverk.
• Kommunikation i realtid är inte kritisk.
• Affärsnyttan är beroende av mycket låga återkommande anslutningskostnader.
  
  

När mobilnätet är det rätta valet

Mobil IoT är ofta det rätta valet när:

• Enheter flyttas mellan olika platser.
• Täckning behövs över regioner eller länder.
• Driftsättningen måste kunna skalas upp snabbt.
• Företaget inte vill hantera gateways.
• Enheterna behöver fjärruppdateringar eller diagnostik.
• Anslutningen måste övervakas centralt.
• Datasäkerhet och SIM-baserad autentisering är viktigt.
• Enheternas livscykel är lång och kräver framtida flexibilitet.
• Lösningen är kommersiellt kritisk.

Typiska exempel är spårning av tillgångar, uppkopplade maskiner, larm, betalningslösningar, hälsovårdsenheter, infrastruktur för smarta städer, industriell övervakning, laddning av elbilar, energisystem och logistik.

Framtidssäkrad IoT-anslutning

Många IoT-projekt misslyckas inte för att enheten är fel, utan för att anslutningsmodellen inte är utformad för storskalighet.

En framgångsrik IoT-implementering måste vara tillförlitlig inte bara i laboratoriet utan även ute på fältet. Den måste fungera i byggnader, källare, på landsbygden, i städer, vid gränser och under föränderliga nätverksförhållanden. Den måste stödja onboarding, felsökning, säkerhet, fakturering, kontroll av dataanvändning och livscykelhantering.

Det är därför som framtidssäkring är viktigt.

För många företag utgör mobil IoT den grund de behöver för att gå från pilot till produktion. För andra förblir LoRaWAN värdefullt lokalt, medan cellulära lösningar stärker lösningen genom backhaul, fallback eller internationell räckvidd.

Framtiden för IoT-anslutningar är inte en lösning som passar alla. Den är integrerad, flexibel och användningsfallsdriven.

Att gå bortom LoRaWAN vs Cellular

LoRaWAN och mobil IoT är båda viktiga tekniker. LoRaWAN är utmärkt för lokala sensornätverk med låg effekt och små datamängder. Cellular IoT är kraftfullt för skalbara, mobila, säkra och hanterade implementeringar.

Men de starkaste IoT-strategierna går ofta längre än en enkel jämförelse.

Många Com4-kunder går från LoRaWAN till mobilnät eftersom de behöver mer täckning, tillförlitlighet, mobilitet, fjärrstyrning och skalbarhet. Andra kombinerar LoRaWAN och mobilnät för att få det bästa av två världar.

Det rätta svaret beror på användningsfallet, affärsmodellen och den långsiktiga utbyggnadsplanen.

På Com4 hjälper vi företag att utforma IoT-anslutningar som inte bara fungerar för den första enheten - utan även för nästa tusen, nästa marknad och lösningens hela livscykel.