LPWAN (en verschillende IoT-communicatiesystemen zijn na elkaar gelanceerd) technologieën gebruiken draadloze telecommunicatie om gegevens over een wide area network te verzenden. Deze technologie is speciaal ontworpen om de overdracht van langeafstandscommunicatie met lage bitsnelheden mogelijk te maken. Deze twee kenmerken onderscheiden de LPWAN-technologieën van andere draadloze WAN's die meer stroom verbruiken en meer gegevens vervoeren wanneer ze verbinding maken met de gebruikers. De datasnelheid van LPWAN varieert van: 0.4 Kbit/s naar 40 Kbit/s per frequentie.
Naast LPWAN's die worden gebruikt om een particulier draadloos sensornetwerk te creëren, ze kunnen ook worden gebruikt als een infrastructuur van derden waarmee sensorgebruikers ze in het veld kunnen installeren zonder noodzakelijkerwijs de LPWAN-gatewaytechnologie te gebruiken.
Bij MOKOLoRa, we zijn technologie-agnostisch. We zullen uw LPWAN versus LoRaWAN IoT-project holistisch overwegen en de meest geschikte technologie aanbevelen voor uw exacte toepassing.
Enkele van de concurrerende standaarden en verkopers voor de LPWAN-technologieën zijn::
• DASH7 – is a bi-directional firmware standard with a low latency that works over several LPWAN radio technologies such as LoRa.
• Chirp spread spectrum (CSS)
• Sigfox – It is based on the UNB-technologie
• LoRa – It is a patented LPWAN technology that applies the chirp spread spectrum radio modulation.
• MIoTy – It is an LPWAN standard that implements telegram splitting technology.
• Weightless – It is an open standard that applies the LPWAN narrowband technology.
Ultrasmalle band
De ultrasmalle band (UNB) is een modulatietechnologie die door verschillende bedrijven wordt gebruikt voor LPWAN-technologieën, zoals:;
• Sigfox – It is based on UNB technology.
• Weightless – It is a Weightless SIG set of communication standards.
• NB-Fi Protocol – WAVIoT Company developed it.
anderen
• DASH7 – It is a mode to development framework that uses wireless networks with low power. Dit platform draait op meerdere draadloze radiostandaarden zoals LoRa, LTE, 802.15.4G, en nog veel meer.
• LTE Advanced – It is an advancement of LTE infrastructures designed by the 3GPP for connected things
• MySensors – It is a do-it-yourself home automation framework that supports various radios such as LoRa.
• NarrowBand IoT (NB-IoT) – It is a 3GPP LPWAN standardization effort applied in cellular networks
• Random phase multiple access (RPMA) – is an LPWAN standard used in GE’s AMI metering. Het is gebaseerd op variaties in CDMA-technologie voor mobiele telefoons, hoewel het het ongelicentieerde 2,4 GHz-spectrum toepast.
• Byron – It is from the Taggle Systems in Australia.
• Wi-SUN – This platform is based on IEEE 802.15.4g.
1. Long-range – In rural areas, de LPWAN-technologieën werken actief in een straal van meer dan tien kilometer en minder dan een kilometer in stedelijke omgevingen. Het maakt operationele communicatie van gegevens mogelijk in voorheen onhaalbare binnen- en ondergrondse omgevingen.
2. Low power – LPWAN is optimized to consume low power. De zendontvangers gebruiken kleine, goedkope batterijen die tot mee kunnen gaan 20 jaar.
3. Goedkoop: Omdat LPWAN een laag werkbereik heeft:, het minimaliseert de infrastructuurvereisten in combinatie met een stertopologie. Het verlaagt de kosten van het netwerk omdat het ook licentievrij is, of gelicentieerde banden verlagen de kosten van netwerken.
4. Few access points – LPWAN needs fewer access points like base stations and gateways to cover vast regions like big cities or countries.
5. Enhanced propagation and penetration – The LPWAN technologies typically operate in an unlicensed spectrum under the Sub-GHz ISM-band. Deze band heeft verbeterde voortplantingseigenschappen en betere dekking in krappe gebieden, waardoor penetratie door gebouwen en muren mogelijk wordt.
Elke LPWAN IoT-toepassing heeft duidelijke vereisten. Houd altijd rekening met de volgende factoren om te certificeren dat u de juiste LPWAN-technologieën kiest voor uw IoT-project:.
een) Service quality – The key guarantee to an exceptional QoS and industrial-grade reliability is the high data reception rate. Dit wordt bereikt door de interferentie-immuniteit voor LPWAN-technologieën die werken op een licentievrij spectrum.
B) Scalability – It is essential to have an extensive network capacity to expand future networks and an incredible number of end devices. Een belangrijk aandachtspunt is het aantal apparaten en dagelijkse berichten dat een bepaald basisstation kan bedienen.
C) Battery life – Consumption of low-power considerably minimizes the total ownership cost, en het helpt ook bij het bereiken van duurzame bedrijfsdoelstellingen in sensornetwerken op afstand.
NS) Mobility – It is essential to have end nodes that transmit data at high speeds, belangrijke IoT-toepassingen mogelijk maken, zoals wagenparktelematica en de veiligheid van werknemers.
e) Security – Ensure that your LPWAN technologies has multi-layer encryption with robust authentication and identification systems that safely integrate and transmit data.
F) Public vs private network – Private LPWA systems are more flexible network coverage and design, terwijl openbare LPWA-systemen regelmatig zorgen over gegevensprivacy uiten.
G) Propriety vs standard – Standard solutions are better as they ensure long-term interoperability and reliability with other IIoT network components while at the same time evading the problems of vendor lock-in.
Een van de belangrijkste pijlers van een robuust LPWAN- en IoT-netwerk is standaardisatie. Het geeft een veeleisend maar duidelijk technisch kader gecertificeerd door Standards Development Organizations zoals 3GPP, ZOEKEN, IETF, IEEE, en nog veel meer. Een gestandaardiseerde technologie biedt verschillende voordelen, zoals verbeterde kwaliteit en betrouwbaarheid, langdurige interoperabiliteit, uitvinding elasticiteit, en universele schaalbaarheid.
Het LPWAN-rijk heeft twee technologieën die gedijen in de standaardisatie-inspanningen.
• Telegram Splitting technology – This technology is for the Low Throughput Networks and is centred on the ETSI standard.
• Cellular LPWAN – This technology is based on the 3HET MAAKT NIET UIT normen.
Andere industriële allianties die standaardgroei ondersteunen, zijn opgezet rond de gepatenteerde LPWAN-oplossingen. hoe dan ook, deze strijd keurt de duurzaamheid van de technologie niet goed en kan niet de hele netwerkstack bestrijken, zoals in de LoRa Alliantie.
Gelicentieerde LPWAN's passen een radiospectrum toe met een licentie en werken op onbeperkte netwerken. Het ondersteunt zowel de 3GPP- als de GSM-standaarden. Deze standaarden verbeteren de manier waarop LPWAN-apparaten van het ene netwerk naar het andere zwerven, omdat het netwerkmobiliteit vergemakkelijkt. Bovendien, het gebruik van een gelicentieerde LPWAN geeft het aangesloten apparaat een hoger niveau van uitzonderlijkheid om verbinding te maken. Dit verbetert de betrouwbaarheid en veiligheid. Sommige soorten gelicentieerde LPWAN zijn smalband IoT (NB-IoT) en LTE-M.
Aan de andere kant, de niet-gelicentieerde LPWAN's passen een niet-gelicentieerd radiospectrum toe. Het is door iedereen te gebruiken zonder exclusiviteit. Unlicensed LPWAN isn’t built to handle continuous movements at high speeds. In plaats daarvan, het is geschikt voor toepassingen zoals in gebieden waar een LPWA-netwerk zonder licentie vereist is voor de enkele drive van het koppelen van apparaten in die regio en plaatsen waar een openbaar LPWA-systeem niet beschikbaar is. Een voorbeeld van LPWAN zonder licentie is LoRaWAN.
Momenteel, de markt van LPWAN bevindt zich nog in de beginfase. Het wordt gekenmerkt door een hoge mate van netwerkspoor en desintegratie van de technologie die nog steeds ver verwijderd is van wereldwijde technologie. hoe dan ook, marktanalisten stellen voor dat dit snel samensmelt rond een aantal belangrijke technologieën. In 2017, de LoRa-technologie was de wereldmarktleider in het inzetten van zowel publieke als private netwerken.
echter, LoRa zal naar verwachting eind dit jaar de snelst groeiende technologie zijn 2022. Marktanalisten verwachten dat LoRa NB-IoT zal inhalen wat betreft het aantal aangesloten apparaten; Vandaar, het zal waarschijnlijk de leidende LPWAN-technologie worden. Aan de andere kant, LoRa blijft de toonaangevende aanbieder van een particulier netwerk. Beide LoRa en NB-IoT rond vertegenwoordigen 70 % van publieke en private netwerken in de huidige markt. verder, LoRa zal naar verwachting zijn marktaandeel verbeteren tot ongeveer 85% tegen het einde van 2027.
Hoewel de LPWAN-technologieën aanzienlijke voordelen hebben met de toepassing ervan:, het heeft ook enkele beperkingen. Deze beperkingen omvatten:;
een) LPWAN transmits much less data than other technologies – The data rates of LPWAN technologies mostly range from 100bps to 10s of Kbps. Deze lage tarieven maken de technologie ongeschikt voor matig krachtige toepassingen. Apparaten die continu grote hoeveelheden gegevens tussen de sensoren overdragen met een lage latentie, hebben netwerken met een hogere capaciteit nodig om volledig te kunnen functioneren.
B) Interference and errors – As most LPWAN protocols are conveyed over unlicensed LPWAN frequency bands, ze lopen het risico fouten en storingen te ervaren bij het uitwisselen van gegevens. Bijvoorbeeld, een winkelomgeving ondervindt soms interferentie wanneer RFID-lezers naast elkaar bestaan in de instellingen.
C) Underdeveloped coverage – LPWAN coverage is comparatively underdeveloped compared to the other technologies. De meeste mobiele operators hebben uitgebreide netwerken ontwikkeld die het internet der dingen gemakkelijk ondersteunen. Om LPWAN IoT-toepassingen volledig te ondersteunen, mobiele providers hebben een complexe belemmering vooraf die ze moeten overwinnen. Bovendien, mobiele operators hebben strikte richtlijnen voor infrastructuur, die relatief duur zijn, while LPWAN operators aren’t subject to synchronized tower properties.
De introductie van de LPWAN op de markt gaat terug tot eind jaren tachtig. Dit was na de bouw van een laag datanetwerk door ADEMCO, gebruikt om alarmpanelen te bewaken. De Motorola Company introduceerde ook ARDIS (een groot gebiedsnetwerk met lage snelheid) gebruikt in transactietracking- en verkoopautomatiseringsprocessen in dezelfde periode. Hoewel deze innovaties verschillen van de huidige LPWAN's, ze dienen nog steeds als voorlopers van opkomende technologie.
Met de introductie van de 2G in de jaren 90, de meeste mobiele providers kunnen gegevens samen met spraak over lange afstanden verzenden. Bovendien, de vraag naar internet nam in de loop van de tijd snel toe, bedrijven ertoe aanzetten om connectiviteitsmogelijkheden in hun apparaten te omarmen. Deze trend leidde tot de opkomst van goedkope, energiezuinige draadloze communicatieoplossingen zoals LPWAN's.
Onlangs, LPWAN's hebben als één oplossing gediend. Sigfox was de eerste LPWAN-technologieën die op de markt werd geïntroduceerd door een Frans bedrijf in 2009. De technologie was in staat om real-time toepassingen efficiënter te integreren dan eerdere radiotechnologieën. Vandaag, de LPWAN van LoRa is gepatenteerd en wordt veel gebruikt in meer dan 57 landen wereldwijd.
Later na 3 jaar, Semtech introduceerde het LPWAN LoRa-protocol dat in verschillende niet-gelicentieerde banden werkt, afhankelijk van de locatie. In plaats van dat ontwikkelaars de reeds bestaande infrastructuur gebruiken, ze kunnen LoRa gebruiken om hun wide area-netwerken op te zetten. Dit heeft geleid tot de opkomst van enkele openbare LoRaWAN-providers zoals The Things Network, Rekening, en machineQ.
Momenteel, verschillende bedrijven installeren LPWAN's voor verschillende toepassingen, waar de meeste van hen actief deelnemen aan de LoRa Alliance. De LoRa Alliance is in maart opgericht 2015 om de triomf van LPWAN-protocollen te promoten. Het is een liefdadigheidsvereniging met meer dan 500 organisatie leden.
Bestaan er op mesh-netwerken gebaseerde LPWAN-technologieën??
Kort, mesh-netwerken kunnen niet worden gecategoriseerd als LPWAN-netwerken. Mesh-netwerken zijn ontworpen met onderling verbonden webknooppunten waarbij elk van hen onafhankelijk radiosignalen uitbreidt. Mesh-netwerken hebben drie componenten die samenwerken om gegevens van de ene draadloze sensor naar de andere te verzenden. Deze mesh-netwerkcomponenten zijn:; poorten, eindpunten, en repeaters. hoe dan ook, de mesh-technologie is energie-incompetent en is beter voor gebruik in apparaten die gegevens over middellange afstanden verzenden.
De relatie tussen LPWANS en IoT's
LPWAN's zullen kritischer worden naarmate de ruimte voor het internet der dingen waarschijnlijk een grote vlucht zal nemen. Meerdere LPWAN-apparaten in verschillende industrieën en ruimtes werken samen om hun functionaliteit te automatiseren, operationele kosten minimaliseren, en stijgen naar grotere productiviteitshoogten.
Er is behoefte aan draadloze netwerken die snel gegevens over lange afstanden kunnen overbrengen en minder stroom verbruiken. Bovendien, bedrijven die IoT-apparaten opzetten, hebben kosteneffectieve oplossingen nodig die meerdere sensoren tegelijkertijd effectief met internet verbinden. Of anders, most exciting IoT applications won’t be realistic.
Impact van 5G op LPWAN's
De volgende revolutie in de communicatie van draadloze mobiele telefoons is 5G. De technologieën beloven uitzonderlijke datasnelheden tegen minimale kosten en latenties. Dus, dankzij de 5G-prestatiemogelijkheden, de technologie zal ongelooflijke technologische innovatie openen.
Bovendien, de 5G-technologie zal de connectiviteit van IoT enorm verbeteren en het aantal draadloze sensoren verbeteren dat gelijktijdig aan internet en aan elkaar kan worden gekoppeld. Het belang van LPWAN-technologieën zal waarschijnlijk toenemen met de verspreiding van de 5G-dekking.
LPWAN-toepassingen
Hieronder staan de verschillende toepassingsscenario's van de LPWAN-technologieën:.
Elektrische meting
LPWANS kan worden toegepast in elektrische meting. Bedrijven op de markt voor elektriciteitsmetingen hebben meestal behoefte aan regelmatige communicatie, hoge datasnelheden, en lagere latenties. Eigenlijk, deze LPWAN elektrische meters hebben geen batterijen nodig die lang meegaan of een lager energieverbruik omdat ze een ononderbroken stroombron hebben. Voor de elektriciteitsmeterbedrijven om onmiddellijke beslissingen te nemen, zoals onderbrekingen, ladingen, en uitval, ze hebben een realtime raster nodig voor monitoringdoeleinden.
Slimme landbouw
LPWAN's worden ook in de landbouw gebruikt. Hier, de LPWAN-technologieën moeten sensorapparaten hebben met een lange batterijduur. Deze sensorapparaten verbeteren de opbrengsten aanzienlijk en minimaliseren het waterverbruik. De apparaten werken ook regelmatig de gegevens bij die ze detecteren wanneer ze een verandering in de omgevingsomstandigheden ervaren.
Productie automatisering
In productieautomatisering, LPWAN's bewaken realtime machines, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd door afstandsbediening mogelijk te maken en de industriële productielijn aanzienlijk te verbeteren. Er zijn verschillende soorten communicatie- en sensorbehoeften in fabrieksautomatisering. LoRa is een perfecte oplossing voor toepassingen die batterijen met een lange levensduur en goedkope sensoren voor monitoring en asset-tracking nodig hebben.
Slim bouwen
LPWAN IoT-sensoren in slimme gebouwen voor beveiliging, temperatuur-, vochtigheid, elektrische stekkers, en waterstroom worden ingezet om vastgoedbeheerders te waarschuwen. Deze sensoren helpen ook om schade te voorkomen en snel te reageren op vragen zonder noodzakelijkerwijs een handmatige bouwmonitor te hebben. Deze sensoren vereisen goedkope LPWAN Technologies-apparaten met batterijen die lang meegaan.
Verkooppuntstations voor detailhandel
LPWAN's worden gebruikt in verkooppuntsystemen die gegarandeerde kwaliteitsservices nodig hebben. Deze systemen verwerken reguliere communicatie; daarom zijn ze gebouwd met een continue stroombron. Ze vereisen sterk een levendige lage latentie die het aantal uitgevoerde transacties niet beperkt.
Logistiek pallettracking
momenteel, LPWAN's worden toegepast bij het volgen van logistieke pallets om de locatie en omstandigheden van de producten te bepalen. Elk logistiek bedrijf moet zijn LPWAN Technologies-systeem hebben om ervoor te zorgen dat ze gegarandeerde dekking hebben in hun faciliteiten. De toepassing van logistieke pallettracking is een perfect voorbeeld van een hybride implementatieoplossing. Het vereist goedkope apparaten met batterijen die lang meegaan en kan eenvoudig op alle voertuigen worden ingezet.
Alle LPWAN IoT-infrastructuren ervaren verschillende beveiligingsgerelateerde uitdagingen. IoT breidt het aanvalsplatform uit vanwege de relatief lange transmissietijd en het lange verbindingsbereik. Elke technologie beveiligt zijn communicatie met zijn beveiligingsmaatregelen, omdat ze allemaal het risico lopen op potentiële kwetsbaarheid.
De LoRA handelt zijn beveiliging af met behulp van de AES-128-coderingsmethode. Deze techniek biedt meerdere versleutelingslagen in LoRaWAN. LoRa gebruikt applicatiesleutels en netwerk om zijn pakketten veilig op het netwerk te beveiligen. De netwerk- en applicatiesessiesleutels worden gemaakt met behulp van de 128 bit AES-toepassingssleutel (App-sleutel).
The Network session key shared by the network server and end devices is responsible for generating and verifying the message integrity code that warrants the message’s integrity. Bovendien, de netwerksessiesleutel kan worden gebruikt om voor elk apparaat unieke handtekeningen te ontwikkelen. De applicatie-sessiesleutel doet gegevenscodering en decodering. Een XOR-bewerking versleutelt elk bericht. Daarnaast, het genereert de gecodeerde payload met behulp van een keystream die is gemaakt door de netwerk- en applicatiesessiesleutels, samen met de uplink en downlink berichtenteller.
Lora geeft dezelfde berichtlengte voor en na codering, en het biedt de kwaadwillende entiteit de kans om de mainstream te reconstrueren uit de versleutelde berichten. Zelfs met het beveiligingsmechanisme dat is vastgelegd voor LoRa-apparaten, deze apparaten zijn nog steeds kwetsbaar voor storingen, wormgat, en speel aanvallen opnieuw af.
Hoewel LPWAN's cruciale voordelen en mogelijkheden bieden, ze hebben nog steeds verschillende ernstige uitdagingen en risicofactoren die ermee samenhangen. LTE-M en NB-IoT, beide zijn cellulaire standaarden die zijn opgesteld door verschillende gevestigde industrieën zoals Nokia en Qualcomm, zijn een van de belangrijkste risico's voor LPWAN's. Deze netwerken kunnen eenvoudig worden geüpgraded en geïmplementeerd in mobiele netwerksoftware door grote operators zoals Verizon en AT&T met slechts een druk op de knop. Dit stelt mobiele bedrijven in staat om hun smalbandtoepassingen efficiënt te bedienen door de spraak-GSM-frequenties opnieuw in te kaderen zonder dat er extra hardware nodig is.
What’s better is that these cellular companies can still articulate this using the same achievable price point when they wish to do so. Mobiele bedrijven zullen LTE-M waarschijnlijk verkopen aan grote bedrijven die grote hoeveelheden mobiele data- en spraakdiensten gebruiken. Aangezien mobiele providers enorme sommen dollars in handsetcontracten verzamelen, ze moeten nog steeds goedkope low-end datadiensten aanbieden. Dit kan hen in staat stellen om wat te stelen voor het geval ze dit als hun strategie implementeren. Bij voorkeur, mobiele providers moeten proberen meer waarde te bieden dan alleen datatransport. Als de LoRa Alliance-leden gerichte applicaties ontwikkelen, LTE-M-mogelijkheden kunnen ze nooit verplaatsen.
Het is essentieel om verschillende factoren in overweging te nemen bij het selecteren van de juiste LPWAN-technologieën voor uw IoT-project. Deze drie belangrijkste zorgen waarmee u rekening moet houden, zijn:;
Stroomverbruik
Het is essentieel om rekening te houden met het aantal dagen dat uw sensoren in het veld zullen zijn terwijl ze op batterijvoeding werken. Ook, overweeg of de apparaten buitenshuis zullen worden gebruikt, ook op winterdagen, en hoe vaak uw sensoren gegevens moeten verzenden.
Connectiviteit
Houd rekening met het bereik dat wordt gedekt door communicatie, de hoeveelheid gegevens die nodig is om elk bericht te verzenden, en de geografische locatie van de apparaten. verder, overweeg of u de service en infrastructuur van uw netwerk liever uitbesteedt of dat u uw netwerk en de gegevens die eroverheen lopen persoonlijk beheert.
Mobiel of stationair
Overweeg of uw apparaten statisch zullen zijn waar de afstand van de LPWAN-gateway constant is of dat uw apparaten verplaatsbaar zullen zijn met hun infrastructuur die alle mogelijke locaties dekt.
Alle LPWAN-netwerken hebben verschillende sterke en zwakke punten op het gebied van kosten, stroom, en macht. MOKOLoRa heeft LoRaWAN-oplossingen voor locatiebewaking,temperatuur- en vochtigheidsbewaking die perfect zijn voor gebruik in grotere gebieden zoals boerderijen, campussen, of steden die datatransmissies van kleine hoeveelheden vereisen.
Slimme gebouwen transformeren ons leven en werk door een ongekend niveau van comfort te bieden, efficiëntie, en…
IoT is een transformerende kracht geworden in onze onderling verbonden wereld. It’s like the magical key…
Stel je een wereld voor zonder licht... eng, rechts? We’d all be stumbling around in the dark like…
Stap binnen in de fascinerende wereld van slimme kantoorautomatisering, where technology takes center stage and…
Bossen kunnen lastig zijn om in de gaten te houden. They’re big, and the tangle of…
Waterstress veroorzaakt door intense hitte kan schadelijk zijn voor de plantengroei, especially for small…
