Een stabiel en veilig IoT-netwerk met verschillende LPWAN protocollen

29-10-2020

Een stabiel en veilig IoT-netwerk met verschillende LPWAN protocollen

Er zijn verschillende Internet of Things (IoT) netwerken die samengevat LPWAN, ofwel Low Power Wide Area Networks, noemen. Deze zijn speciaal ontwikkeld voor M2M (Man-2-Machine) toepassingen omdat ze (extreem) weinig energie gebruiken en (kilometers) groot bereik hebben. Binnen LPWAN zijn een aantal standaarden. De belangrijkste zijn NB-IoT, LTE-M en LORA.

LPWAN – NB-IoT

NarrowBand IoT (NB-IoT) gebruikt het 3G/4G netwerkinfrastructuur. Toch is het een aparte – maar wel secure – open 3GPP standaard. De golfvorm is eenvoudiger, waardoor chips goedkoper zijn en ze een lager energieverbruik hebben. Bij het laatste moet je denken dat een batterij maximaal 10 jaar mee kan gaan. Daarnaast heeft een prettig eigenschap dat de dekking uitstekend is, veelal beter als 4G. Het kan zelfs werken tot in de kelder (deep indoor) van een gebouw.

Toepassing van NB-IoT

Toch is deze technologie niet overal voor geschikt. Bewegende objecten (auto’s ed.) is niet fijn, mede door de lagere reactietijd. De snelheid van de verbinding is gelimiteerd tot 200-250 kbps.

De slimme energiemeter is een mooie voorbeeld om NB-IoT te gebruiken, maar ook in Smart Cities  en straat verlichting.

LPWAN – LTE-M

LTE-M staat voor Long Term Evolution for Machines. De afkorting zegt het al, LTE-M is een uitbreiding op de reguliere LTE standaard. Het lijkt op NB-IoT, maar de snelheid is hoger, tot wel 1 Mbps en geschikt voor roaming toepassingen. Het energieverbruik is laag (circa 5 jaar) en door de roaming mogelijkheden, is het geschikt voor mobiele toepassingen. Want door de groter bandbreedte kan LTE-M bewegende objecten volgen (track-en-trace) en maar ook het beheer van losse goederen.

LPWAN – LORA

Voor echte low power toepassingen, is LORA bij uitstek geschikt om sensordata één kant op te sturen. De informatie wordt over verschillende frequentiekanalen en datasnelheden verstuurd. Daardoor is de kans laag dat verstuurde datapakketjes (max 50 bytes) elkaar verstoren. De reactietijd is vrij laag (0,6 tot 2 seconden), maar batterijen kunnen makkelijk meer dan 10 jaar meegaan. Er is geen actief connectie met een basisstation, een datapakket wordt gebroadcast naar luisterende basisstations in de buurt.

Public en Privat LORA

In Nederland kan je de basisstations van de KPN gebruiken of je kan zelf een private LORA netwerk opzetten als een hoge dekking een harde vereiste is.

LoRa is bij uitstek geschikt voor het onderling verbinden van toepassingen in een smart city. Denk hierbij aan parkeermeters, stoplichten, filemelders, locatiemonitoring van de hulpdiensten, vuilnisbakken, straatverlichting en nog veel meer. Steden kunnen hun inwoners dankzij LoRa op een zuinige wijze steeds beter van dienst zijn.