Una strategia mista

Le distribuzioni di produzione IoT sono sostenute da un livello di connettività attentamente orchestrato, ma è in corso un dibattito su quali tipi di rete e protocolli siano più adatti per supportare le distribuzioni di sensori di massa.

La decisione in merito alla rete da utilizzare è una considerazione iniziale per le implementazioni IoT, ma come si determina la disponibilità e quale rete vi darà la migliore soluzione e i risultati del progetto?

La risposta breve può essere racchiusa in due parole, evoluzione e innovazione. Nel tempo, sensore IoT la tecnologia si è evoluto in capacità, potenziale di scala e riduzione dei costi per modulo, creando una domanda per nuovi protocolli e metodi di rete wireless per supportare i nuovi tipi di sensori, molti dei quali si basano sull'alimentazione a batteria e su messaggi poco frequenti a lungo raggio e su una vasta area.

Il dubbio, l'incertezza e la frammentazione nel mercato dell'IoT, combinati con la crescente innovazione hardware e software dei sensori, hanno portato alla creazione e alla messa in campo di diverse opzioni di connettività di rete, ciascuna con le proprie caratteristiche.

Negli ultimi anni abbiamo assistito alla crescente espansione ed evoluzione di un tipo di rete IoT dominante, la Low Power Wide Area Network (LPWAN). I primi partecipanti a questo mercato, LoRaWAN e Sigfox, utilizzano lo spettro radio in chiaro e hanno avuto il tempo di affermarsi in tutto il mondo. LoRaWAN in particolare è stato un successo travolgente come opzione di connettività della rete IoT, dominando il mercato con una quota di mercato di oltre il 40% di nuove connessioni, che si prevede continuerà ad aggiungere quote di mercato fino al 2025.

Sul versante cellulare, per i nuovi protocolli di rete IoT NB-IoT e LTE-M (evoluzioni dello spettro 4G che sono state ora adottate sotto lo standard 5G), c'è ancora un elemento di catch-up in corso. Il GSMA è stato in ritardo nella ratifica degli standard per questi protocolli IoT e, infine, la loro implementazione da parte dei vettori di livello 1 è avvenuta qualche tempo dopo il lancio iniziale dei primi protocolli di connettività di rete LPWAN.

Nonostante le previsioni iniziali che affermassero che le varianti della rete IoT cellulare avrebbero dominato il mercato della connettività IoT e spremuto LoRaWAN e Sigfox ai margini, c'è stata una mancanza di intensità nell'introduzione nel Regno Unito di

i programmi di rete IoT cellulare (al momento in cui scrivo, LTE-M è stato abilitato nella metà orientale del Regno Unito e NB-IoT ha "buchi" nella sua "copertura, in particolare nella parte orientale del Regno Unito). Ciò significa che il lavoro LPWAN cellulare IoT è stato in gran parte limitato ai test nel Regno Unito, mentre i rollout della produzione sono dominati dalle installazioni LoRaWAN del Consiglio privato e dai programmi di innovazione sulle varianti di rete pubblica di LoRaWAN e Sigfox.

A livello globale, gli analisti prevedono che ci sarà una divisione 50:50 nelle distribuzioni di rete LPWAN tra le varianti in chiaro (spettro senza licenza) e cellulari (spettro con licenza): la competizione tra questi standard di rete continuerà per un po 'di tempo a venire. In particolare, una volta che il 5G sarà completamente implementato e ci saranno moduli radio a un prezzo ragionevole per l'IoT, i protocolli 5G avranno anche un elemento IoT per il lato cellulare che porterà una maggiore scala ed efficienza in termini di capacità di connettere milioni di sensori per chilometro quadrato.

Quale tipo di rete o protocollo utilizzare?

Come con la maggior parte dei progetti, il costo di consegna dei dati è una preoccupazione primaria che deve essere affrontata. LoRaWAN e Sigfox sono ora a un livello di maturità in cui i dispositivi sono convenienti. Inizialmente, il cellulare era un costo molto più elevato, ma ora sta iniziando a raggiungere un rapporto costo-efficacia. Ma in termini di costi di utilizzo, per NB-IoT e LTE-M, gli utenti continuano a pagare per l'utilizzo dei dati sulla rete (pagando per byte), mentre LoRaWAN sfrutta la funzione di spettro in chiaro e le tariffe si basano sul dispositivo licenza e, nel caso di Sigfox, per messaggio.

Anche se sembra esserci una chiara differenza in termini di modelli di costo, la scelta della rete e del protocollo non è semplice. Man mano che le implementazioni IoT diventano più comuni, ci sono elementi all'interno di un ambiente LoRaWAN che creano motivo di preoccupazione. Con più dispositivi che condividono lo spettro LoRaWAN possono verificarsi potenziali collisioni sulla rete e messaggi persi. Per garantire l'arrivo di ogni messaggio, il protocollo LoRaWAN e il software che controlla la rete sono stati ulteriormente adattati per mitigare questo fenomeno diffondendo messaggi su più canali, monitorando i contatori di messaggi e altre tecniche.

Identificare i parametri del caso d'uso e la natura della distribuzione è molto importante. Se un messaggio con dati di telemetria deve essere inviato solo quando si verifica un cambiamento di stato, ciò non creerà necessariamente una congestione di rete su una rete LoRaWAN. Il monitoraggio regolare di 15 minuti da più sensori in un'area può tuttavia richiedere una capacità aggiuntiva del gateway per garantire la diffusione del carico di messaggi del sensore. Ma se il tuo caso d'uso richiede la consegna garantita del traffico entro un periodo di tempo specifico o un flusso costante di messaggi, potrebbe essere necessario utilizzare protocolli cellulari come NB-IoT e LTE-M.

Utilizzo Tipico

Un'altra considerazione riguarda i protocolli che alcuni settori stanno già utilizzando per guadagnare terreno. C'è stato un enorme assorbimento e interesse per LoRaWAN tra le amministrazioni locali che lo vedono come un meccanismo che possono utilizzare per ridimensionare più casi d'uso contemporaneamente.

Nel settore del monitoraggio delle utenze, NB-IoT sembra essere il protocollo che sta guadagnando il vantaggio. Non sono necessari gateway poiché le torri di segnalazione sono il punto di abilitazione e ha una profonda penetrazione sotto terra con una buona potenza del segnale per raggiungere la sua destinazione. Ma quando si tratta di monitorare gli elementi in profondità all'interno degli edifici, LoRaWAN può essere più efficace rispetto a ciò che NB-IoT può fare dall'esterno all'interno. Il monitoraggio della refrigerazione e della temperatura è uno di questi esempi e LoRaWAN può fornire un protocollo efficace in questo caso, misurando il temperatura in profondità all'interno dell'edificio, fino alla sonda, dove il monitoraggio intensivo e la raccolta dei dati sono fondamentali.

Per un caso d'uso come la misurazione delle letture in modo intermittente, su base di avviso o una volta all'ora, è necessario conservare la carica della batteria in modo che i sensori durino a lungo e probabilmente conducano verso lo spettro senza licenza. Considerando che all'interno di uno scenario di monitoraggio sanitario, come a casa di qualcuno o in un'ambulanza in movimento, le letture dovranno essere inviate immediatamente, quindi sarà necessario fare affidamento sullo spettro autorizzato, come LTE-M.

Connettività mista

Al momento, non esiste un protocollo ottimizzato per ogni caso d'uso o che possa coprire un'intera proprietà. La soluzione è distribuire un modello ibrido, che combina diversi protocolli di connettività insieme, dagli spettri senza licenza e con licenza, per ottenere una copertura totale e dei casi d'uso. Un approccio misto è intrinsecamente flessibile, conveniente e scalabile per coloro che cercano di sfruttare i vantaggi dell'IoT su larga scala ma incerti su come e dove procedere.

La longevità è fondamentale per il successo di un'implementazione IoT. Nessuna azienda vuole strappare e sostituire la tecnologia dopo dieci anni. È chiaro che LoRaWAN in particolare si trova su una traiettoria di crescita che garantirà quella longevità. E l'eventuale maturità del 5G diventerà anche un'altra opzione per i progetti IoT, con molta più efficienza in termini di capacità di connettere milioni di sensori. Il 5G potrebbe essere ancora lontano, ma è probabile che molte proprietà di dispositivi e reti alla fine ne avranno parti consumate dal 5G.

Con un modello misto di diversi protocolli che coprono ogni proprietà, per renderlo efficiente e snello, è importante utilizzare un'unica piattaforma che possa riunire tutto ed essere ricevuto, letto e analizzato in un unico luogo. NB-IoT, LoRaWAN, LTE-M, Sigfox stanno diventando tutti protocolli standard del settore che vengono ricevuti ciascuno in un formato diverso. Ma possono essere semplificati in un hub che intercetta il traffico e lo converte in un protocollo richiesto dall'applicazione ricevente. Lavorando con un partner che offre tutti i tipi di connettività IoT in una soluzione combinata, i progetti possono essere implementati con la certezza che ogni protocollo è stato considerato e supportato, per massimizzare la funzionalità, la praticità e l'efficienza in termini di costi di un intero progetto IoT.