LPWAN vs LoRaWAN: IoT-technologieën en hun verbinding

Het groeiende gebruik van IoT in onze moderne wereld heeft de behoeften aan langeafstandscoommcommunicatie in de schijnwerpers gezet. Comm-communicatie over lange afstanden kan uiteindelijk een kolossaal deel van de IoT-toepassingen voor industrieën en slimme steden bedienen. LPWAN en LoRaWAN zijn dan ook de twee modewoorden in de markt. Dit artikel behandelt de betekenis, het verschil en de relatie tussen beide termen.

Wat is een Low-Power Wide Area Network (LPWAN)?

Low-Power Wide Area Network (LPWAN) is een netwerkclassificatie voor draadloze technologieën met laag vermogen die een groot bereik kunnen bestrijken. LPWAN-technologieën verzenden over het algemeen minder gegevens omdat ze voornamelijk worden gebruikt om verbinding te maken met sensoren en externe knooppuntapparaten.

Er zijn momenteel een aantal verschillende LPWAN-technologieën op de markt. Hun unieke datatransmissiesnelheid, frequentie, licentieband, stroomverbruik en communicatiebereik maken ze ideaal voor verschillende toepassingen. LPWAN kan met weinig stroom het verst verzenden met behulp van een aanzienlijk verminderde bandbreedte.

Aan de andere kant van deze voordelen mist LPWAN verschillende aspecten, zoals frequente gegevensoverdracht, hoge gegevensoverdrachtssnelheden en toepassingen met een lage latentie. Daarom is het geen vervanging voor traditionele korte-/middenlange-datatechnologieën, maar kan het een aanvulling zijn op lange-afstands IoT-toepassingen.

Hier zijn enkele LPWAN-technologieën die prominent worden gebruikt:

1. LoRaWAN

LoRaWAN is een spread spectrum, niet-cellulaire LPWAN-technologie die een smal signaal uitzendt op een brede frequentie. Dit maakt LoRaWAN geschikt voor buitentoepassingen rond andere interferentie.

2. NB-IoT

NB-IoT is het toonaangevende cellulaire LPWAN dat hoge bandbreedte en datasnelheden biedt met gegarandeerde Quality-of-Service. NB-IoT werkt in een frequentieband waarvoor een licentie is verleend en wordt voornamelijk gebruikt voor stationaire apparaten die in een lang gebied zijn opgesteld.

3. Sigfox

Sigfox is een openbaar netwerk met een uitgebreid dekkingsgebied. Het biedt echter de laagste gegevenssnelheden die roesten in een hogere transmissietijd. Het kan slechts enkele berichten per dag en per uur verzenden.

4. LTE-M

LTE-M is een ander cellulair LPWAN gebaseerd op 3GPP-standaarden. LTE-M maakt gebruik van de bestaande LTE-netwerkinfrastructuur om zeer efficiënte connectiviteit en uitgebreide dekking binnen en onder de grond mogelijk te maken.

Wat is LoRaWAN?

LoRaWAN staat voor Long-Range Wide Area Network. LoRaWAN is een communicatieprotocol, terwijl de fysieke laag LoRa heet. Het maakt gebruik van licentievrije frequentiebanden en kan tot 10 km in de landelijke delen van een stad bedienen. Van alle LPWAN-technologieën is LoRaWAN de koploper voor IoT-toepassingen op licentievrije banden.

Het LoRaWAN-protocol is gedefinieerd door de LoRa Alliance en standaardiseert de commcommunicatie en systeemarchitectuur in een netwerk. LoRaWAN zorgt voor betrouwbare communicatie op lange afstand en aanvullende beveiligingsmaatregelen. Bovendien heeft LoRa Alliance een community van 500 bedrijven die uitblinken in IoT-ontwikkeling, waardoor innovatie & ontwikkeling gewaarborgd zijn.

LoRaWAN heeft de race geleid onder de niet-cellulaire LPWAN-technologieën. De eenvoudige netwerktopologie, het grote bereik, het lage energieverbruik en de goedkope hardware maken LoRaWAN een voorkeursoplossing voor slimme steden en industriële toepassingen.

LPWAN vs. LoRaWAN: wat is het verschil?

Beide termen lijken veel op elkaar en brengen hetzelfde concept over. Daarom is het vrij gemakkelijk voor het algemene publiek en de consumenten om ze als elkaar te gebruiken. Zoals hierboven beschreven, zijn LPWAN en LoRaWAN echter heel verschillend. Meer daarover hier:

• Het fundamentele verschil tussen beide is dat LPWAN een classificatie is van technologieën met een groot bereik en laag vermogen. LPWAN is geen draadloos communicatieprotocol zoals LoRaWAN.
• Bereik van commcommunicatie: LPWAN bestaat uit verschillende technologieën die een communicatiebereik leveren van 5 km tot 80 km LOS. LoRaWAN, één van de LPWAN-technologieën, biedt een bereik van 30 km zonder obstakels.
• Er wordt geschat dat de marktomvang van LPWAN tegen 2027 meer dan $80 miljard zal bedragen, terwijl LoRaWAN de grootste bijdrage zal leveren. Er zal dus een snelle groei zijn voor zowel LoRaWAN als LPWAN.
• Het volgende belangrijke gebied is de netwerkoperator voor LPWAN vs. LoRaWAn. LPWAN kan worden geïmplementeerd met een handvol netwerken, waaronder LoRa, Sigfox, LTE-M en NB-IoT, terwijl LoRa kan worden toegepast als een of meer autonome netwerken in een land.
• De payloadlengte van LPWAN is over het algemeen minder dan 12 bytes; LoRaWAN kan echter een payload van meer dan 100 bytes bieden.

Het belangrijkste om op te merken is dat LoRaWAN een van de LPWAN-technologieën is, en daarom draagt LoRaWAN bij aan veel van de kenmerken van LPWAN, terwijl de specificaties van andere technologieën worden weggelaten.

Wat zijn de voordelen van LoRaWAN?

Het is belangrijk om te begrijpen hoe LoRaWAN zich verhoudt tot de andere LPWAN's. Hier zijn enkele van de belangrijkste voordelen van LoRaWAN:

• Er zijn geen licentiekosten aan verbonden, waardoor de nieuwe implementaties eenvoudig zijn.
• In vergelijking met andere LPWAN biedt LoRaWAN een betere payload met een grootte van 100 bytes. Sigfox heeft een payload van 12 bytes.
• Door het lage stroomverbruik kunnen de batterijen van het knooppuntapparaat 2 tot 5 jaar meegaan.
• Open technologie met een goede community en implementatiestandaarden in vergelijking met eigen Sigfox- of licentiebanden.
• Omvat een enorme reeks kilometers op verschillende grondgebieden.
• Een enkele LoRa-gateway kan verbinding maken met duizenden nodes met LoRaWAN, en de gateway stuurt die gegevens naar het internet.
• Via LoRaWAN kan het netwerk dagelijks zoveel berichten versturen als ze willen, terwijl Sigfox een limiet van 140 berichten per dag hanteert.
• Lagere bandbreedte, datasnelheid, stroomverbruik, onderhoud en connectiviteitskosten maken LoRaWAN ideaal voor grootschalige toepassingen,
• Doordat de belangrijkste technologiebedrijven lid zijn van de LoRa Alliance, kunnen de beste technologische innovaties groeien en de beste zijn.

Verschillende nadelen van LoRaWAN

Hier zijn enkele beperkingen van LoRaWAN die een wegversperring kunnen vormen voor een IoT-oplossing in tegenstelling tot andere LPWAN-oplossingen:

• Niet geschikt voor real-time toepassingen waar een lagere latentie nodig is. Hierdoor is het ongeschikt voor sommige live monitoringtoepassingen.
• De groei van LPWAN en LoRaWAN kan leiden tot een groot aantal privé-infrastructuren in privégebieden.
• De open frequentie van LoRaWAN maakt het gevoelig voor interferentie van andere bronnen in vergelijkbare frequenties en vermindert de datasnelheid. NB-IoT en LTE-M gebruiken daarentegen gelicentieerde frequenties om deze uitdaging te beperken.
• LoRaWAN-apparaten zijn hard gecodeerd om verbinding te maken met een netwerk, en zulke hard gecodeerde sleutels maken LoRaWAN iets minder veilig maar wel toegankelijk

Summary

LoRaWAN voldoet heel goed aan de doelstellingen van LPWAN. Al zijn kenmerken maken LoRaWAN een geschikte oplossing voor industriële toepassingen en slimme steden. De beschikbaarheid van bewezen hardware-, software- en cloudoplossingen maakt het gemakkelijk om te vertrouwen op LoRaWAN in vergelijking met andere LPWAN-technologieën. We kunnen gerust stellen dat de groei van LoRaWAN de populariteit van LPWAN in de komende jaren zal stimuleren.