Uma estratégia combinada

As implantações de produção de IoT são sustentadas por uma camada de conectividade cuidadosamente orquestrada, mas há um debate contínuo sobre quais tipos de rede e protocolos são mais adequados para suportar implantações de sensores em massa.

A decisão sobre qual rede será usada é uma consideração inicial para implantações de IoT, mas como você determina a disponibilidade e qual rede fornecerá a melhor solução e os melhores resultados do projeto?

A resposta curta pode ser resumida em duas palavras: evolução e inovação. Com o tempo, o sensor IoT tecnologia evoluiu em capacidade, potencial de escala e redução no custo por módulo, criando uma demanda por novos protocolos e métodos de rede sem fio para suportar os novos tipos de sensores, muitos dos quais dependem da energia da bateria e de mensagens pouco frequentes de longo alcance e em uma área ampla.

A dúvida, a incerteza e a fragmentação no mercado de IoT, combinadas com o aumento da inovação em hardware e software de sensores, levaram à criação e implementação de várias opções de conectividade de rede, cada uma com seus próprios atributos.

Nos últimos anos, testemunhamos a expansão e a evolução crescentes de um tipo dominante de rede IoT, a rede de longa distância de baixa potência (LPWAN). Os primeiros participantes neste mercado, LoRaWAN e Sigfox, usam espectro de rádio aberto e tiveram tempo para se estabelecer em todo o mundo. LoRaWAN, em particular, tem sido um grande sucesso como uma opção de conectividade de rede IoT, dominando o mercado com mais de 40% de participação de mercado de novas conexões, que deverá continuar aumentando sua participação de mercado até 2025.

No lado celular, para os novos protocolos de rede IoT NB-IoT e LTE-M (evoluções do espectro 4G que agora foram adotadas sob o padrão 5G), ainda há um elemento de recuperação em andamento. A GSMA demorou a ratificar os padrões para esses protocolos IoT e, em última análise, sua implantação pelas operadoras de Nível 1 ocorreu algum tempo após os lançamentos iniciais dos primeiros protocolos de conectividade de rede LPWAN.

Apesar das previsões iniciais afirmando que as variantes de rede IoT celular dominariam o mercado de conectividade IoT e espremiam LoRaWAN e Sigfox para as margens, tem havido uma falta de intensidade na implementação do Reino Unido de

os programas de rede IoT celular (no momento em que este artigo foi escrito, o LTE-M estava habilitado na metade oriental do Reino Unido e o NB-IoT tinha 'buracos' em sua 'cobertura, particularmente no lado oriental do Reino Unido). Isso significa que o trabalho LPWAN de IoT celular foi amplamente limitado a testes no Reino Unido, enquanto as implementações de produção são dominadas por instalações LoRaWAN do Conselho Privado e programas de inovação em variantes de rede pública de LoRaWAN e Sigfox.

Globalmente, os analistas projetam que haverá uma divisão de 50:50 nas implantações de rede LPWAN entre as variantes free-to-air (espectro não licenciado) e celulares (espectro licenciado) - a competição entre esses padrões de rede continuará por algum tempo. Em particular, uma vez que 5G esteja totalmente implementado e existam módulos de rádio em um ponto de custo viável para IoT, os protocolos 5G também terão um elemento IoT para o lado celular que trará maior escala e eficiência em termos de sua capacidade de conectar milhões de sensores por quilômetro quadrado.

Qual tipo de rede ou protocolo usar?

Como acontece com a maioria dos projetos, o custo de entrega de dados é uma preocupação principal que deve ser tratada. LoRaWAN e Sigfox estão agora em um nível de maturidade em que os dispositivos são econômicos. Inicialmente, o celular tinha um custo muito mais alto, mas agora está começando a ter uma boa relação custo-benefício. Mas em termos de custos de uso, para NB-IoT e LTE-M, os usuários ainda estão pagando pelo uso de dados na rede (pagando por byte), enquanto LoRaWAN aproveita a facilidade de espectro de sinal aberto e as cobranças são baseadas no dispositivo licenciamento e, no caso do Sigfox, por mensagem.

Embora pareça haver um claro diferencial em termos de modelos de custo, a escolha da rede e do protocolo não é direta. À medida que as implementações de IoT se tornam mais comuns, há elementos em um ambiente LoRaWAN que geram preocupação. Com vários dispositivos compartilhando o espectro LoRaWAN, pode haver colisões potenciais na rede e mensagens perdidas. Para garantir que cada mensagem chegue, o protocolo e o software LoRaWAN que controlam a rede foram adaptados ainda mais para mitigar isso, espalhando mensagens por vários canais, monitorando contadores de mensagens e outras técnicas.

Identificar os parâmetros do caso de uso e a natureza da implantação é muito importante. Se uma mensagem com dados de telemetria só precisar ser enviada quando houver uma mudança de status, isso não criará necessariamente congestionamento de rede em uma rede LoRaWAN. O monitoramento regular de 15 minutos de vários sensores em uma área pode, entretanto, exigir capacidade adicional de gateway para garantir a distribuição da carga de mensagens do sensor. Mas se o seu caso de uso requer entrega garantida de tráfego dentro de um período de tempo específico, ou um fluxo constante de mensagens, protocolos celulares como NB-IoT e LTE-M podem precisar ser usados.

Os casos de uso

Outra consideração são os protocolos que certos setores já estão usando para ganhar força. Tem havido uma enorme aceitação e interesse no LoRaWAN entre os governos locais, que o veem como um mecanismo que podem ser usados ​​para dimensionar vários casos de uso ao mesmo tempo.

No setor de monitoramento de utilidades, o NB-IoT parece ser o protocolo que está ganhando vantagem. Não são necessários gateways, pois as torres de sinal são o ponto de ativação e tem uma penetração profunda sob o solo com boa intensidade de sinal para chegar ao seu destino. Mas quando se trata de monitorar elementos no interior de edifícios, LoRaWAN pode ser mais eficaz em comparação com o que NB-IoT pode fazer de fora para dentro. O monitoramento de refrigeração e temperatura é um exemplo e LoRaWAN pode fornecer um protocolo eficaz neste caso, medindo o temperatura dentro do prédio, até a sonda, onde o monitoramento intensivo e a coleta de dados são essenciais.

Para um caso de uso como medir leituras de forma intermitente, em uma base de alerta ou uma vez por hora, você precisa conservar a energia da bateria para que os sensores durem muito tempo e provavelmente levarão ao espectro não licenciado. Considerando que em um cenário de monitoramento de saúde, como na casa de alguém ou em uma ambulância em movimento, as leituras precisarão ser enviadas imediatamente, portanto, será necessário contar com o espectro licenciado, como LTE-M.

Conectividade combinada

Atualmente, não existe um protocolo otimizado para cada caso de uso ou que possa abranger um estado inteiro. A solução é implantar um modelo híbrido, que combina diferentes protocolos de conectividade, desde os espectros licenciados e não licenciados, para atingir o estado total e a cobertura de casos de uso. Uma abordagem combinada é inerentemente flexível, econômica e escalonável para aqueles que procuram colher os benefícios da IoT em grande escala, mas incerta sobre como e onde proceder.

A longevidade é crucial para o sucesso de uma implantação de IoT. Nenhuma empresa deseja eliminar e substituir a tecnologia após dez anos. É claro que LoRaWAN em particular está em uma trajetória de crescimento que proporcionará essa longevidade. E o eventual vencimento do 5G também se tornará mais uma opção para projetos de IoT, com muito mais eficiência em termos de capacidade de conectar milhões de sensores. O 5G pode estar muito longe ainda, mas é provável que muitas propriedades de dispositivos e redes acabarão tendo partes deles consumidas pelo 5G.

Com um modelo combinado de diferentes protocolos cobrindo cada propriedade, para torná-la eficiente e ágil, é importante que uma única plataforma seja usada que possa reunir tudo e ser recebido, lido e analisado em um só lugar. NB-IoT, LoRaWAN, LTE-M, Sigfox estão se tornando protocolos padrão da indústria que são recebidos em um formato diferente. Mas eles podem ser simplificados em um hub que intercepta o tráfego e o converte em um protocolo exigido pelo aplicativo receptor. Trabalhando com um parceiro que oferece todos os tipos de conectividade de IoT em uma solução combinada, os projetos podem ser implementados com a confiança de que cada protocolo foi considerado e tem suporte, para maximizar a funcionalidade, praticidade e economia de um projeto de IoT inteiro.