Eine gemischte Strategie
IoT-Produktionsbereitstellungen werden durch eine sorgfältig abgestimmte Konnektivitätsschicht untermauert. Es wird jedoch derzeit diskutiert, welche Netzwerktypen und -protokolle für die Unterstützung von Massensensorbereitstellungen besser geeignet sind.
Die Entscheidung, welches Netzwerk verwendet werden soll, ist eine frühzeitige Überlegung für IoT-Bereitstellungen. Wie bestimmen Sie jedoch die Verfügbarkeit und welches Netzwerk bietet Ihnen die beste Lösung und die besten Projektergebnisse?
Die kurze Antwort lässt sich in zwei Worten zusammenfassen: Evolution und Innovation. Im Laufe der Zeit IoT-Sensor Technologie hat sich hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, des Skalierungspotenzials und der Reduzierung der Kosten pro Stück weiterentwickelt ModulenDies führt zu einer Nachfrage nach neuen drahtlosen Netzwerkprotokollen und -methoden zur Unterstützung der neuen Sensortypen, von denen viele auf Batteriestrom und seltener Nachrichtenübermittlung über große Entfernungen und über ein großes Gebiet angewiesen sind.
Zweifel, Unsicherheit und Fragmentierung auf dem IoT-Markt haben in Verbindung mit zunehmenden Innovationen bei Sensorhardware und -software zur Schaffung und Einführung mehrerer Netzwerkkonnektivitätsoptionen mit jeweils eigenen Attributen geführt.
In den letzten Jahren haben wir die zunehmende Expansion und Entwicklung eines dominanten IoT-Netzwerktyps erlebt, des Low Power Wide Area Network (LPWAN). Die ersten Marktteilnehmer, LoRaWAN und Sigfox, nutzen das frei empfangbare Funkspektrum und hatten Zeit, sich weltweit zu etablieren. Insbesondere LoRaWAN war als IoT-Netzwerkkonnektivitätsoption ein voller Erfolg und dominierte den Markt mit einem Marktanteil von über 40% an neuen Verbindungen, der voraussichtlich bis 2025 weitere Marktanteile hinzufügen wird.
Auf der zellularen Seite gibt es für die neuen IoT-Netzwerkprotokolle NB-IoT und LTE-M (Entwicklungen des 4G-Spektrums, die jetzt unter dem 5G-Standard übernommen wurden) noch ein Aufholelement. Die GSMA hat die Standards für diese IoT-Protokolle erst spät ratifiziert, und letztendlich erfolgte ihre Bereitstellung durch Tier-1-Netzbetreiber einige Zeit nach der ersten Einführung der ersten LPWAN-Netzwerkkonnektivitätsprotokolle.
Trotz anfänglicher Vorhersagen, wonach die zellularen IoT-Netzwerkvarianten den IoT-Konnektivitätsmarkt dominieren und LoRaWAN und Sigfox an den Rand drängen würden, gab es bei der Einführung von UK einen Mangel an Intensität
die zellularen IoT-Netzwerkprogramme (zum Zeitpunkt des Schreibens war LTE-M in der östlichen Hälfte des Vereinigten Königreichs aktiviert, und NB-IoT weist "Lücken" in seiner "Abdeckung" auf, insbesondere auf der östlichen Seite des Vereinigten Königreichs). Dies bedeutet, dass sich die Arbeit mit IoT-Mobilfunk-LPWAN weitgehend auf Tests in Großbritannien beschränkt hat, während die Produktions-Rollouts von LoRaWAN-Installationen und Innovationsprogrammen des Private Council für öffentliche Netzwerkvarianten von LoRaWAN und Sigfox dominiert werden.
Analysten gehen weltweit davon aus, dass die LPWAN-Netzwerkbereitstellungen zu 50:50 zwischen frei empfangbaren (nicht lizenziertes Spektrum) und zellularen Varianten (lizenziertes Spektrum) aufgeteilt werden - der Wettbewerb zwischen diesen Netzwerkstandards wird noch einige Zeit andauern. Insbesondere wenn 5G vollständig eingeführt ist und Funkmodule zu einem für IoT praktikablen Preis verfügbar sind, verfügen 5G-Protokolle auch über ein IoT-Element für die zellulare Seite, das eine größere Skalierbarkeit und Effizienz hinsichtlich der Fähigkeit zur Verbindung von Millionen von IoT bietet Sensoren pro Quadratkilometer.
Welcher Netzwerktyp oder welches Protokoll soll verwendet werden?
Wie bei den meisten Projekten sind die Kosten für die Lieferung von Daten ein Hauptanliegen, das angegangen werden muss. LoRaWAN und Sigfox befinden sich jetzt in einem Reifegrad, in dem die Geräte kostengünstig sind. Ursprünglich waren Mobilfunkkosten viel höher, aber jetzt beginnt es, Kosteneffizienz zu erreichen. In Bezug auf die Nutzungskosten für NB-IoT und LTE-M zahlen die Benutzer weiterhin für die Datennutzung im Netzwerk (byteweise), während LoRaWAN die Free-to-Air-Frequenzfunktion nutzt und die Gebühren auf dem Gerät basieren Lizenzierung und im Fall von Sigfox pro Nachricht.
Obwohl es hinsichtlich der Kostenmodelle einen deutlichen Unterschied zu geben scheint, ist die Wahl des Netzwerks und des Protokolls nicht einfach. Mit zunehmender Verbreitung von IoT-Rollouts gibt es Elemente in einer LoRaWAN-Umgebung, die Anlass zur Sorge geben. Bei mehreren Geräten, die das LoRaWAN-Spektrum gemeinsam nutzen, kann es zu potenziellen Kollisionen im Netzwerk und zu verlorenen Nachrichten kommen. Um sicherzustellen, dass jede Nachricht eintrifft, wurden das LoRaWAN-Protokoll und die das Netzwerk steuernde Software weiter angepasst, um dies zu verhindern, indem Nachrichten über mehrere Kanäle verteilt, Nachrichtenzähler überwacht und andere Techniken angewendet werden.
Das Identifizieren der Parameter des Anwendungsfalls und der Art der Bereitstellung ist sehr wichtig. Wenn eine Nachricht mit Telemetriedaten nur bei einer Statusänderung gesendet werden muss, führt dies nicht unbedingt zu einer Überlastung des Netzwerks in einem LoRaWAN-Netzwerk. Eine regelmäßige 15-minütige Überwachung von mehreren Sensoren in einem Bereich erfordert jedoch möglicherweise zusätzliche Gateway-Kapazität, um die Verteilung der Sensornachrichtenlast sicherzustellen. Wenn Ihr Anwendungsfall jedoch eine garantierte Übermittlung des Datenverkehrs innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfordert oder ein konstanter Strom von Nachrichten verwendet werden muss, müssen möglicherweise Mobilfunkprotokolle wie NB-IoT und LTE-M verwendet werden.
Anwendungsszenarien
Eine weitere Überlegung sind die Protokolle, die bestimmte Sektoren bereits verwenden, um Traktion zu erzielen. Die lokale Regierung hat eine enorme Akzeptanz und ein enormes Interesse an LoRaWAN festgestellt, das es als einen Mechanismus ansieht, mit dem sie mehrere Anwendungsfälle gleichzeitig skalieren können.
Im Bereich der Versorgungsüberwachung scheint NB-IoT das Protokoll zu sein, das den Vorteil erlangt. Es sind keine Gateways erforderlich, da Signaltürme der Aktivierungspunkt sind und tief in den Boden eindringen und eine gute Signalstärke aufweisen, um das Ziel zu erreichen. Wenn es jedoch darum geht, Elemente tief in Gebäuden zu überwachen, kann LoRaWAN effektiver sein als das, was NB-IoT von außen nach innen tun kann. Die Kühl- und Temperaturüberwachung ist ein Beispiel dafür, und LoRaWAN kann in diesem Fall ein effektives Protokoll bereitstellen, mit dem die Temperatur tief im Inneren des Gebäudes bis hinunter zur Sonde, wo eine intensive Überwachung und Datenerfassung von entscheidender Bedeutung ist.
Für einen Anwendungsfall wie das intermittierende Messen von Messwerten, auf Alarmbasis oder einmal pro Stunde müssen Sie Batteriestrom sparen, damit die Sensoren lange halten und wahrscheinlich in Richtung des nicht lizenzierten Spektrums führen. Während in einem Szenario zur Überwachung des Gesundheitswesens, z. B. zu Hause oder in einem Krankenwagen unterwegs, die Messwerte sofort gesendet werden müssen, muss auf das lizenzierte Spektrum wie LTE-M zurückgegriffen werden.
Gemischte Konnektivität
Derzeit gibt es kein einziges Protokoll, das für jeden Anwendungsfall optimiert ist oder einen gesamten Nachlass abdecken kann. Die Lösung besteht darin, ein Hybridmodell bereitzustellen, das verschiedene Konnektivitätsprotokolle aus den nicht lizenzierten und lizenzierten Spektren miteinander kombiniert, um eine vollständige Nachlass- und Anwendungsfallabdeckung zu erzielen. Ein kombinierter Ansatz ist von Natur aus flexibel, kostengünstig und skalierbar für diejenigen, die die Vorteile des IoT im Massenmaßstab nutzen möchten, sich jedoch nicht sicher sind, wie und wo sie vorgehen sollen.
Die Langlebigkeit ist entscheidend für den Erfolg einer IoT-Bereitstellung. Kein Unternehmen möchte die Technologie nach zehn Jahren rippen und ersetzen. Es ist klar, dass sich insbesondere LoRaWAN auf einem Wachstumspfad befindet, der diese Langlebigkeit ermöglicht. Die spätere Reife von 5G wird auch eine weitere Option für IoT-Projekte sein, mit einer wesentlich höheren Effizienz in Bezug auf die Fähigkeit, Millionen von Sensoren anzuschließen. 5G mag noch weit entfernt sein, aber es ist wahrscheinlich, dass in vielen Bereichen von Geräten und Netzwerken Teile davon von 5G verbraucht werden.
Um ein effizientes und optimiertes Modell mit verschiedenen Protokollen für jedes Anwesen zu erstellen, ist es wichtig, dass eine einzige Plattform verwendet wird, die alles zusammenbringt und an einem Ort empfangen, gelesen und analysiert werden kann. NB-IoT, LoRaWAN, LTE-M und Sigfox werden zu branchenüblichen Protokollen, die jeweils in einem anderen Format empfangen werden. Sie können jedoch in einen Hub optimiert werden, der den Datenverkehr abfängt und in ein Protokoll konvertiert, das die empfangende Anwendung benötigt. Durch die Zusammenarbeit mit einem Partner, der alle Arten von IoT-Konnektivität in einer gemischten Lösung anbietet, können Projekte in der Gewissheit umgesetzt werden, dass jedes Protokoll berücksichtigt und unterstützt wird, um die Funktionalität, Praktikabilität und Kosteneffizienz eines gesamten IoT-Projekts zu maximieren.