Wat is Low Power Wide Area Network (LPWAN)?

Het internet is de afgelopen decennia met sprongen vooruitgegaan. Nu draait connectiviteit niet alleen om apparaten zoals smartphones en computers. Het Internet of Things (IoT) creëert grotere en complexe ecosystemen en toepassingen. Een belangrijk onderdeel hiervan is Low-Power Wide Area Network of LPWAN, zoals we in dit artikel zullen behandelen.

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

Low-Power Wide Area Network (LPWAN) werd in 2013 uitgeroepen tot een klasse van draadloze connectiviteitsnetwerken en omvat een handvol draadloze netwerktechnologieën. In essentie hebben deze draadloze connectiviteitstechnologieën een standaard communicatiebereik, stroomverbruik en kosten. Deze kenmerken maken ze een ideale keuze voor industriële en slimme stadstoepassingen.

De belangrijkste kenmerken van LPWAN-technologieën zijn onder andere:

• Uitgebreid bereik:

LPWAN-technologieën bieden connectiviteit van rond de 3KM tot 50KM voor respectievelijk stedelijke en landelijke gebieden. Een dergelijk bereik tussen apparaten kan het geschikt maken voor toepassingen binnen en buiten waar draadloze technologieën met een kort bereik zoals Bluetooth, Wi-Fi en Zigbee ontbreken.

• Laag stroomverbruik:

De lage datasnelheid is de sleutel tot het lage stroomverbruik van LPWAN in langeafstandstoepassingen. Veel IoT-bewakingsoplossingen hebben geen enorme datasnelheid nodig en kunnen dus werken met goedkope batterijen met laag stroomverbruik voor zelfs 15 jaar.

• Bespaart kosten:

Eenvoudige netwerkimplementatie helpt bij het elimineren van aanzienlijke complexiteit in hardwareontwerp met goedkope apparaten. Bovendien maken de meeste LPWAN-technologieën gebruik van stertopologie, waardoor reductieve netwerkarchitectuur wordt geëlimineerd. LPWAN-technologieën kunnen banden met of zonder licentie gebruiken voor uw ideale gebruikssituatie.

Wat zijn de LPWAN-technologieën?

LPWAN-technologieën kunnen verder worden onderverdeeld in twee primaire categorieën op basis van hun licentiebehoeften. Cellulaire connectiviteiten zoals NBIoT en LTE-CAT M1 werken op gelicentieerde banden. Tegelijkertijd werken LoRaWan en SigFox op niet-gelicentieerde frequentiebanden.

Deze technologieën kunnen verder voldoen aan unieke toepassingsbehoeften met hun kenmerken zoals bereik, bandbreedte, transmissiesnelheid, verbruik, frequentiespectrum en landdekking. Hier volgt een gedetailleerde uitsplitsing van de meest prominente LPWAN-technologieën om te vergelijken en te begrijpen:

• LoRa:

LoRa werkt op een vergunningsvrij frequentiespectrum van 868/915MHz met 125KHz bandbreedte. Het is vooral nuttig voor behoeften met een lager vermogen waarbij kleinere pakketten worden uitgewisseld met een onbeperkt aantal berichten per dag. Het biedt een gegevenssnelheid van 0,3 KBPS tot 50 KBPS. LoRaWAN-apparaten en -gateways zijn gemakkelijk toegankelijk en kunnen in veel binnen- en buitentoepassingen worden gebruikt. LoRa verbruikt de minste kracht van LPWAN-technologieën.

• NB-IoT:

NBIoT is de koploper onder de LPWAN marktaandeelmet LoRa op een gesloten tweede plaats. NBIoT maakt gebruik van de LTE-band met licentie, inclusief ongebruikte 200 kHz banden die voorheen werden gebruikt voor GSM of CDMA. Vergeleken met LoRaWAN biedt het een bandbreedte van 180 kHz en een vergelijkbare gegevenssnelheid van 50 kbps.

• LTE-M:

De volgende, minder populaire LPWAN-technologie met gelicentieerde band is LTE-M, die op dezelfde In band LTE werkt. Deze biedt echter een veel hogere bandbreedte (1,08MHz) en een gegevenssnelheid van 1Mbps. Bovendien ondersteunt LTE-M naast data ook spraakuitwisseling, in tegenstelling tot andere technologieën hier.

• SigFox:

SigFox gebruikt een eigen technologie die werkt op 868/915 MHz via een enkele operator in het hele land. Wat SigFox onderscheidt is de line-of-sight communicatie van 1000 km met een datasnelheid van 100bps. SigFox biedt momenteel echter dekking in 45 landen en heeft het kleinste marktaandeel van de vier.

Wat zijn de populaire toepassingen van LPWAN?

Zoals de naam al doet vermoeden, is LPWAN de meest geschikte keuze voor toepassingen waarbij een lager energieverbruik nodig is om een groot gebied te bestrijken. Hier zijn enkele van de meest prominente industriële, smart city en commercial toepassingen van LPWAN:

1. Slimme industriële faciliteiten

Het gebruik van LPWAN voor industriële toepassingen is sterk in opkomst. Het kan worden gebruikt voor het bewaken van grotere faciliteiten en het beheren van enorme infrastructuren. Met behulp van knooppuntapparaten en een reeks gateways kan het LPWAN worden gebruikt om industriële activiteiten en omstandigheden te bewaken.

Het kan gaan om het detecteren van branduitbraken, het beheren van werknemers, het bewaken van het waterniveau, het detecteren van gaslekken en nog veel meer eindtoepassingen. Met het minste onderhoud en eenvoudige implementatie kan LPWAN helpen bij het stroomlijnen van activiteiten voor industriële faciliteiten, toeleveringsketens, productieopstellingen en fabrieken.

2. Meetoplossingen:

Slimme meters kunnen steden helpen zich te ontwikkelen en hun energie-, water- en gasvoorzieningen soepel te beheren. Het probleem bij het meten is diefstal, heffingen en corruptie bij het verbruik van deze bronnen. LPWAN-gebaseerde slimme meters kunnen helpen deze problemen te bestrijden met minimale handmatige inspanningen van de administratie.

3. Vlootbeheer en -operaties:

Het beheren van een wagenpark kan lastig zijn en leiden tot inefficiënte logistiek of zelfs onvoorziene omstandigheden op gevaarlijke locaties. Wagenparkbeheer met LPWAN kan zeer nuttig zijn in gebieden waar wanbeheer van voertuigen tot ongelukken kan leiden, zoals mijnbouwlocaties of havens. Gestroomlijnd wagenparkbeheer verhoogt de efficiëntie, bespaart brandstof en optimaliseert levertijden.

4. 4. Straatinfrastructuur in de stad:

LPWAN smart city-oplossingen kunnen helpen bij het regelen van straatverlichting, het aanpakken van verkeersopstoppingen en het bewaken van de gezondheid van uitgestrekte structuren. Een netwerk van sensoren en gateways kan worden geïnstalleerd in verschillende modules over een groot gebied van de stad. Zo'n keten van netwerken kan slimme steden beheren met orde en controle. Als resultaat zal LPWAN slimme stadsbewoners in staat stellen om een leven te leiden dat gekenmerkt wordt door gezondheid, gemak en groei.

5. Monitoring van de waterkwaliteit:

Het bewaken van de waterkwaliteit is een noodzaak gezien de toenemende watervervuiling. Zonder LPWAN is het niet haalbaar om het waterniveau in een groter gebied over het toevoerleidingnetwerk te bewaken. LPWAN kan helpen om de toevoer in elk gebied te volgen en kan verontreinigende stoffen op elk knooppunt identificeren om de toevoer veilig te stellen.

Dit zijn echter niet de enige toepassingen waartoe LPWAN beperkt is. Voor het beheer en de controle van uitgestrekte regio's kan LPWAN voor meer toepassingen worden gebruikt, zoals afvalinzameling, luchtkwaliteitsmeting, rampenbeheer en nog veel meer.

Samengevat

LPWAN heeft een enorm scala aan IoT-toepassingen met een groot bereik en laag stroomverbruik ontsloten. Dergelijke langeafstandstoepassingen zullen brede infrastructuren stroomlijnen, wat zal leiden tot een beter ecosysteem van veiligheid, connectiviteit en groei. Om een idee te geven: er wordt voorspeld dat er 24 miljard met elkaar verbonden apparaten in 2050 met dit groeitempo van het ivd.