IoT встречает LPWA: почему низкоэнергетические широкополосные сети — будущее подключенной инфраструктуры

Двадцать лет назад производитель вендинг-машин подошёл ко мне с вызовом: мониторить температуру каждого отсека до ближайшей десятой доли градуса и записывать данные удаленно. Цель — гарантировать холодную газировку, но требуемая точность была избыточной — важно было просто, выше или ниже 38°F (3.3°C) температура. Сжав данные в гораздо меньший payload, компания сэкономила на затратах передачи, всё ещё выполняя сервисное обещание.

Эта анекдота иллюстрирует критический вопрос для промышленных, городских и коммерческих IoT-лидеров: должны ли вы платить за данные, тоньше чем вам нужно? Если ответ «нет», рассмотрите принятие Low Power Wide Area (LPWA) сети.

Больше данных — больше проблем

Разрыв между потребительскими требованиями к данным и теми промышленных или городских IoT-проектов никогда не был шире. Сотовые сети, де-факто стандарт для IoT, спроектированы для пользователей смартфонов, требующих высокую полосу пропускания и быстрые соединения. Потребители платят премию за большие тарифные планы и за постоянно эволюционирующее железо, идущее в ногу с клеточными авансами. Для промышленных или городских развертываний эта парадигма просто не стоимоэффективна.

Один ключевой недостаток cellular для крупномасштабного IoT — longevity. Чтобы оставаться в курсе с LTE и далее, организации должны постоянно апгрейдить радио — аналогично пользователям смартфонов, покупающим новый телефон каждые 3–4 года. Для городов или предприятий, управляющих сотнями тысяч или миллионами устройств, этот цикл запретительно дорог и логистически сложен.

Сотовые сети также требуют значительной мощности. Даже самые эффективные смартфоны требуют ежедневной зарядки, потому что они передают большие объемы данных. Промышленные и городские устройства, однако, нуждаются в батареях, способных работать годами на одном заряде.

Когда потребности в данных скромны, LPWA сети доставляют специализированное решение, митигирующее эти вызовы longevity и питания.

Меньше данных — меньшая стоимость

Первичный стимул для LPWA адопции в индустрии и муниципалитетах — стоимость. Посвящая сеть легкой телеметрии, LPWA избегает постоянной эволюции, движущей cellular-затраты. Радио и датчики, построенные для LPWA, остаются релевантными десятилетием или более, и их батареи могут длиться до 15 лет в некоторых конфигурациях — драматически снижая трудозатраты на обслуживание и расходы на замену.

Торг-офф — более медленные скорости передачи. LPWA латентность варьируется от нескольких секунд до пары минут, в зависимости от протокола и размера payload. Это делает LPWA идеальным для не-тайм-критичного мониторинга — такого как детектирование утечек воды на фермах или трекинг городских трафик-паттернов — но неподходящим для life-or-death приложений вроде real-time мониторинга сердца.

Минимизация и времени передачи, и размера payload консервирует жизнь батареи. LPWA протоколы спроектированы для отправки лаконичной информации, помещающейся в всего несколько байт — идеально для M2M сценариев, где данные — простой операционный флаг или базовая метрика вроде температуры, влажности или объема.

Bluetooth — единственная беспроводная технология, соперничающая с LPWA по цене, но его диапазон — примерно 100 метров — недостаточен для крупномасштабных промышленных или муниципальных развертываний. LPWA может покрывать до 8 км в открытой местности, делая его гораздо более подходящим для сетей, простирающихся по целым городам, фермам или заводам.

В бюджете и перед кривой

Бюджетные ограничения paramount при установке IoT-сети. Помимо более долгой жизни батареи и longevity оборудования, LPWA радио и модемы типично стоят ниже $5, по сравнению с $15–25 за cellular counterparts — экономия $10–20 на модуле, скалирующаяся в значительные сбережения по тысячам устройств.

Будь вы начинаете с нуля или мигрируете существующие cellular сенсоры, LPWA предлагает гибкие решения. Open-source фреймворки от LoRa Alliance могут ускорить новые развертывания, в то время как коммерческие LPWA платформы могут мостить текущую cellular инфраструктуру к новой, низкоэнергетической сети, требуя только лицензионный взнос за их протокол.

Wide-area покрытие необходимо для city-wide и промышленного IoT. По Machina Research, LPWA соединения спроецированы превысить три миллиарда к 2023. Если эти цифры держатся, LPWA станет доминирующей M2M технологией связности.

Индустрии и муниципалитеты, комбинирующие IoT с LPWA, готовы перейти от неподключенных продуктов к подключенным сервисам эффективно и устойчиво.