Pahami perbedaan antara area lebar daya rendah dan WPAN

Dalam artikel ini, kami akan meninjau beberapa opsi area luas daya rendah yang paling umum digunakan, berfokus pada teknologi seluler (IOT pita sempit dan LT-M), serta WPAN yang menggunakan bandwidth tidak berlisensi, LoRa /LoRaWAN, dan Sigfox. We’ll also figure out the differentiation between the technologies of LPWAN and WPAN. Teknologi penyiaran menggunakan frekuensi yang lebih tinggi dapat mengirimkan lebih banyak data dan kecepatan bit lebih cepat daripada radio frekuensi rendah. Frekuensi yang lebih tinggi akan membutuhkan lebih banyak daya sementara rentang perjalanan tidak sejauh frekuensi yang lebih rendah. Di gedung-gedung, daerah terbangun, atau area dengan sumber gangguan lainnya, jangkauannya bahkan lebih kecil. Setiap frekuensi di flat, area terbuka akan memiliki jangkauan yang lebih luas daripada di area built-up karena lebih sedikit gangguan. Setelah mempelajari dasar-dasar ini, we’ll also direct you on choosing the right technology for your application, dengan mempertimbangkan daya yang tersedia, jumlah data yang perlu Anda transfer, dan jangkauan yang ingin Anda capai.

Jaringan Internet of Things berbasis RF

Ada banyak solusi komunikasi perangkat IoT berbasis RF di jaringan. Demi diskusi, kami membaginya menjadi dua kategori:

• Teknologi jarak pendek, atau teknologi WPAN seperti Bluetooth, Wifi, Z-Gelombang, dan Zigbee, memiliki jarak pendek, yang memiliki kecepatan bit tinggi atau rendah dan berpotensi mengonsumsi daya lebih tinggi atau lebih rendah.
• Jarak jauh, atau teknologi area lebar berdaya rendah, memiliki penggunaan daya yang rendah, jarak jauh, dan kecepatan bit rendah.

Jaringan Area Pribadi Nirkabel (WPAN)

Teknologi WPAN terbatas cakupannya, tetapi dapat diperpanjang menggunakan topologi mesh. Topologi mesh adalah implementasi jaringan dimana setiap perangkat berulang kali mengirimkan sinyal ke perangkat lain di sekitarnya. Seperti konten di bawah ini, you’ll find that the main use cases for WPAN are those who don’t care much on range.

Wifi

Wi-Fi dapat berjalan pada 2.4GHz atau 5GHz. Karena frekuensi ini lebih tinggi, Kecepatan data WIFI juga lebih tinggi. Setiap perangkat memiliki 1:1 hubungan dengan router jaringan. Seperti yang telah kita lihat sebelumnya, jangkauan komunikasi akan sangat pendek karena frekuensi gelombang RF yang tinggi. Perangkat Wi-Fi tradisional memiliki kebutuhan daya yang lebih tinggi, artinya sebagian besar perangkat yang tersedia harus ditenagai oleh listrik utama. Wifi 6 parameter bertujuan untuk mengurangi konsumsi daya perangkat Wi-Fi IoT sehingga perangkat IoT dapat menggunakan Wi-Fi. Namun, there’s still a long way for devices using these new specifications to become easily accessible. WI-FI sangat ideal untuk situasi di mana data massal perlu ditransfer secara instan. Sebagai contoh: peralatan kamera yang perlu mengunggah klip video 4K.

Solusi WI-FI sesuai dengan aplikasi berikut::

• Kecepatan data tinggi
• kualitas layanan yang tinggi (kemungkinan penyampaian pesan)
• Latensi rendah

Solusi Wi-Fi tidak cocok untuk aplikasi berikut:

• rentang yang sangat luas antara perangkat dan router
• perangkat bertenaga baterai

Bluetooth

Mendukung beberapa mode Bluetooth. Mode yang paling relevan dengan Internet of Things adalah Bluetooth Low Power (MENJADI). BLE beroperasi pada 2.4GHz, tetapi hanya mentransmisikan sejumlah kecil data. Selain itu, itu juga menggunakan teknologi modulasi FHSS untuk melawan interferensi. BLE Bluetooth 4 mengimplementasikan transfer data pada 1Mbps. Bluetooth 5 membawanya hingga 2Mbps. Rentang BLE dapat ditingkatkan dengan Bluetooth Mesh dengan cara menyampaikan pesan antar node, tetapi Anda harus memiliki sejumlah besar node untuk tetap terhubung di berbagai area.

Solusi BLE paling cocok untuk aplikasi yang menuntut:

• Konsumsi daya rendah
• Layanan berkualitas tinggi
• Latensi rendah
• Gunakan jaringan Bluetooth untuk jarak menengah

Solusi BLE tidak cocok untuk:

• Penggunaan jangka panjang

Zigbee dan Z-Wave

Zigbee beroperasi pada 1000MHz dan 2.4ghz masing-masing. Gelombang-z beroperasi pada sekitar 900MHz. Sinyal tidak akan terlalu terpengaruh oleh interferensi dan lebih mudah diakses untuk melewati rintangan dengan frekuensi yang lebih rendah. Frekuensi yang lebih rendah menghasilkan kecepatan data yang lebih rendah. Sementara Z-Wave dan Zigbee memiliki cakupan yang pendek, jangkauan keseluruhan jaringan dapat diperluas dengan beberapa perangkat dalam satu grid. Zigbee dan Z-Wave ideal untuk perangkat dengan konsumsi energi rendah yang menuntut layanan berkualitas tinggi dan data dalam jumlah kecil, Misalnya, sakelar lampu dan sensor suhu di rumah.

Zigbee dan Z-Wave paling cocok untuk:

• Konsumsi daya rendah
• Layanan berkualitas tinggi
• Latensi rendah
• Jangkauan fleksibel dari beberapa perangkat

Zigbee dan Z-Wave tidak cocok untuk:

• Data dalam jumlah besar
• Jarak jauh

Jaringan Area Luas Daya Rendah (LPWAN)

LPWAN teknologi dapat memenuhi persyaratan jaringan jarak jauh dan daya rendah. Jika jaringan Anda diperlukan untuk menempuh jarak jauh, atau Anda perlu melintasi rintangan seperti gedung, maka solusi area lebar daya rendah adalah pilihan yang bagus untuk Anda. Solusi area lebar berdaya rendah mencakup rentang frekuensi di seluruh band berlisensi dan tidak berlisensi. Di bagian berikut, kita akan membahas beberapa teknologi LPWAN yang lebih populer.

Cellular – the difference between LPWAN and WPAN

Jaringan seluler menggunakan pita berlisensi, biasanya dalam kisaran 500MHz hingga 4GHz, meskipun teknologi 5G dapat menggunakan frekuensi yang lebih dekat ke 100GHz. Mulanya, jaringan seluler lahir untuk komunikasi berkecepatan data tinggi, Misalnya, panggilan suara yang berjalan pada frekuensi yang lebih tinggi untuk membawa volume data yang lebih besar. Semakin tinggi frekuensi, semakin pendek jarak, jadi sekarang ada standar jaringan seluler khusus untuk komunikasi IoT frekuensi rendah untuk mencapai jarak yang lebih jauh. Ada dua spesifikasi seluler utama yang harus dipertimbangkan untuk aplikasi IoT.

Kedua teknologi berada di bawah 5G: IoT Pita Sempit

• NB-IoT, kadang-kadang disebut sebagai CAT-M2 atau CAT-NB, adalah kategori komunikasi seluler dengan lebar saluran frekuensi sempit. NB-IoT keduanya menggunakan daya yang lebih sedikit daripada LTE-M dengan jarak yang lebih jauh.
• LTE-M memiliki kecepatan data yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah daripada nB-iot. LTE-M juga memiliki keunggulan dalam memungkinkan mobilitas perangkat melalui NB-IoT, jadi jika perangkat bergerak selama transmisi data, itu dapat beralih ke stasiun pangkalan lain. Kecepatan data pada jaringan seluler adalah yang paling tinggi di antara solusi area luas daya rendah, jadi, ukuran paket yang dapat Anda kirim telah ditingkatkan.

Frekuensi solusi seluler permisif, itu dapat mengurangi gangguan, dan pesan dapat dikirim. Hasil dari, teknologi seluler menawarkan layanan berkualitas tinggi dan latensi rendah. Jika kasus penggunaan Anda memerlukan tindakan segera, such as shutting off a gas valve at a long distance once there’s a leak, maka Anda dapat mempertimbangkan Seluler.

Jaringan seluler biasanya milik penyedia jaringan seluler. Dengan memilih jaringan seluler untuk solusi IoT Anda, Anda dapat memanfaatkan infrastruktur yang sudah ada berdasarkan jangkauan area target Anda. Namun demikian, Spesifikasi IoT seluler relatif baru,that’s why network providers are still setting up their systems as a support. Anda mungkin juga menemukan bahwa jangkauan penyedia jaringan Anda terbatas dan Anda dapat memilih satu atau spesifikasi lain (pita sempit IoT atau LTE-M) untuk melayani pelanggan Anda. (Catatan: kecil kemungkinan keduanya akan diimplementasikan oleh penyedia jaringan tertentu.)

Satu kasus penggunaan yang cocok untuk implementasi IoT seluler adalah pengukuran listrik:

• kecepatan data tinggi dan panjang muatan
• kualitas layanan yang tinggi
• latensi rendah

Sigfox dan LoRa

Sigfox dan LoRa menggunakan pita tidak berlisensi antara 433MHz dan 928MHz untuk mentransmisikan sinyal frekuensi rendah dalam jarak jauh. Seperti yang akan kita lihat, teknologi ini memiliki beberapa karakteristik umum. Tidak seperti jaringan seluler, Jaringan LoRa dan Sigfox menggunakan topologi jaringan bintang,yang berarti bahwa pesan siaran dapat diterima dan dikirim ke cloud oleh stasiun pangkalan mana pun dalam lingkup tertentu. Ini meningkatkan kemungkinan sinyal akan ditangkap saat perangkat berada dalam jangkauan terluar dari beberapa BTS. Baik Sigfox dan LoRa dapat menempuh jarak yang lebih jauh dan menggunakan lebih sedikit energi daripada Seluler. Sebagai gantinya, keduanya memiliki kecepatan transfer data yang lebih lambat dan lebih banyak batasan pada data dan frekuensi. Jumlah data yang lebih besar dapat dikirim per pesan, disiarkan lebih sering dengan LoRa, dan dapatkan jangkauan potensial maksimum dengan Sigfox.

Apa kesamaan Sigfox dan LoRa:

• jarak jauh
• konsumsi daya rendah

Sigfox

Sigfox didirikan pada tahun 2010, menjadi area luas daya rendah modern pertama. Sigfox menggunakan pita tidak berlisensi pada frekuensi dari 862MHz hingga 928MHz, dan menggunakan modulasi ultra-narrowband untuk mengirim pesan lebar 100Hz. Ini berarti bahwa perangkat Sigfox mentransmisikan dalam saluran acak pada rentang operasi tertentu, ini dapat membantu dalam mengurangi kemungkinan gangguan kebisingan latar belakang. Sigfox dapat mencapai jangkauan maksimum dari semua teknologi yang kami analisis, tetapi itu akan menghasilkan kecepatan data yang rendah karena pita sempit yang digunakan. Karena itu, sejumlah kecil data harus dikirimkan oleh setiap pesan dengan kurang dari 12 byte.

Pengguna Sigfox dapat mengirim tidak lebih dari enam pesan per jam dari perangkat ke cloud (ke hulu) dan tidak lebih dari empat pesan per hari dari cloud ke perangkat (hilir). Keterbatasan ini berarti bahwa Sigfox sangat ideal untuk aplikasi berdaya rendah yang hanya perlu mengomunikasikan beberapa nilai sederhana per hari.

Anda harus mendaftarkan jaringan publik Sigfox sekarang. But it’s ok as, Sigfox memungkinkan Anda untuk menjalankan instance pribadi jaringan Anda dengan menawarkan teknologi PAN.

• Sigfox’s advantage: Jangkauan terjauh dari semua opsi area lebar berdaya rendah.

LoRa dan LoRaWAN

LoRa menggunakan pita frekuensi tanpa izin antara 433MHz dan 928MHz berdasarkan wilayah, dan menggunakan skema modulasi CSS berpemilik untuk mengirimkan data melalui bandwidth saluran yang lebih luas dengan pita sempit (125, 250 dan 500kHz), lewat sini, tingkat kebisingan yang rendah dan kemampuan anti-jamming dapat dipastikan. Skema modulasi dapat diubah dengan mengubah faktor penyebaran untuk mencapai jarak yang lebih jauh dengan mengorbankan daya. LoRaWAN adalah protokol standar terbuka yang mendefinisikan komunikasi antara gateway dan perangkat.

LoRa’s range is larger than Cellular, tapi lebih kecil dari Sigfox. Namun demikian, it’s flexible of packet size limits, dan Anda dapat mentransfer lebih banyak data daripada yang Anda bisa dengan Sigfox jika konfigurasinya benar. Wilayah tempat Anda berada dan kecepatan data yang ingin Anda dukung menentukan ukuran paket maksimum pesan LoRa. Kecepatan data yang lebih tinggi berarti rentang yang lebih pendek karena frekuensinya lebih tinggi.

Banyak penyedia jaringan LoRaWAN publik ada di pasar. Tetapi Anda juga dapat mengatur jaringan pribadi menggunakan perangkat lunak dan gateway Anda sendiri.

Roller memiliki berbagai operasi:

• Kelas A: membutuhkan daya paling sedikit. Perangkat tidur sebagian besar waktu dan bangun untuk mengirim pesan uplink ketika nilai sensor berubah. Jendela untuk menerima pesan dari server (hilir) sangat terbatas.
• Kelas B: Juga membutuhkan energi yang sangat sedikit. Perangkat tertidur sebagian besar waktu, tetapi dapat bangun tepat waktu dan melaporkan pembacaan saat ini ketika pembacaan sensor berubah. Jendela untuk menerima pesan dari server (hilir) terbatas.
• Kelas C: Membutuhkan lebih banyak daya daripada perangkat Kelas A dan B, tetapi perangkat selalu mendengarkan downlink kecuali menyiarkan uplink. Fleksibilitas operasi multi-kelas ini berarti lebih banyak kasus penggunaan yang dapat dilayani oleh LoRaWAN.

Kelebihan LoRaWAN:

• Ini mengontrol ukuran paket maksimum, yang lebih tinggi dari Sigfox.
• Mudah untuk membangun jaringan pribadi yang hemat biaya.
• Fleksibel, kombinasi perangkat dengan persyaratan daya dan penundaan yang berbeda bekerja bersama.

Conclusion – the difference between LPWAN and WPAN

Frekuensi rendah memiliki jangkauan yang lebih panjang sambil membawa lebih sedikit data daripada frekuensi tinggi. Teknologi WPAN seperti Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee dan Z-Wave memiliki frekuensi yang lebih tinggi dan jarak yang pendek. Opsi ini tidak ideal untuk skenario di mana jarak penting. Teknologi LPWAN mampu mencapai jangkauan yang lebih luas dan beroperasi pada frekuensi yang lebih rendah daripada teknologi WPAN. Kami telah menentukan bahwa teknik area lebar daya rendah yang benar tergantung pada kasus penggunaan Anda. Teknologi seluler seperti NB-IoT dan LTE-M adalah pilihan bagus untuk skenario di mana jangkauan seluler dan di mana layanan, latensi rendah dan data dalam jumlah besar lebih penting daripada daya karena jangkauannya cenderung lebih rendah. Sigfox cocok untuk situasi di mana Anda memiliki sedikit data dan ingin mengirimkannya jarak jauh dengan konsumsi daya yang rendah. LoRa memungkinkan kontrol maksimum, kemampuan yang dapat dikonfigurasi untuk mengirim volume data yang lebih besar hanya dengan menyiapkan jaringan pribadi, dan kelas C mendukung latensi yang lebih rendah.