Meneliti IoT Seluler:Biaya, Baterai, &Data

Ada banyak teknologi mesin-ke-mesin (M2M) nirkabel yang berbeda di balik Internet of Things (IoT). Salah satu teknologi tersebut adalah jaringan seluler. Pada tahun 1979, Nippon (sebuah perusahaan Jepang) menciptakan jaringan seluler otomatis komersial pertama. Dalam 36 tahun sejak itu, jaringan seluler telah berevolusi dari komunikasi suara nirkabel sederhana menjadi memiliki kemampuan broadband yang kompleks.

Saat ini, jaringan seluler dirancang terutama untuk perangkat seluler, dan dengan demikian disesuaikan untuk panggilan suara dan video, serta aplikasi berkecepatan data tinggi lainnya. Mereka telah dioptimalkan untuk pola penggunaan broadband ini. Karena cakupannya yang luas, pengembang IoT beralih ke seluler untuk mendukung aplikasi mereka. Tapi apakah ini ide yang bagus? Apakah seluler cocok untuk sebagian besar perangkat yang terhubung ke M2M? Apakah ada alternatif yang lebih baik? Kami akan memeriksa pertanyaan-pertanyaan ini (dan lebih banyak lagi) dalam artikel ini.

Elemen IoT Seluler

Infrastruktur

Mungkin manfaat yang paling sering dikutip dari penggunaan IoT seluler adalah cakupan di mana-mana. Menara seluler sudah ada di mana-mana, dan jaringan utama mencakup sekitar 99% populasi AS. Jadi, jika Anda ingin menerapkan jaringan sensor dengan mudah, jaringan seluler sudah tersedia.

Jaringan berdaya rendah, area luas (LPWA), yang dirancang untuk aplikasi IoT dengan kecepatan data rendah, harus dipasang dan digunakan agar dapat dioperasikan. Tetapi pertimbangan yang dilupakan oleh banyak insinyur dan pengembang IoT adalah bahwa jaringan ini biasanya tidak perlu menempuh jarak lebih dari beberapa mil persegi. Jika Anda memerlukan jaringan untuk menjangkau gedung perkantoran, kampus sekolah, atau pertanian, Anda akan dapat melakukannya secara efektif dengan jaringan LPWA hanya dengan menggunakan beberapa gateway. Jadi, jika Anda ingin memasang gateway Anda sendiri atau menunggu jaringan publik LPWA dipasang, keuntungan geografis yang luas dari IoT seluler menjadi kurang penting.

Masa Pakai Baterai

Jaringan seluler memperoleh penyebaran yang signifikan di ruang IoT ketika jaringan 2G dibuat. Alasan pengembang aplikasi dan operator jaringan menyukai 2G adalah arsitektur simpan dan maju . Radio bisa bangun, mengirim data mereka, menerima dimaksudkan untuk mereka, dan kembali tidur. Ini menghemat banyak masa pakai baterai, karena radio tidak harus menyala sepanjang waktu menunggu pesan.

Saat 3G dan 4G dibuat, arsitektur simpan dan maju dihapus dan diganti dengan pendekatan selalu aktif. Ini berarti radio selalu mendengarkan pesan yang memberi tahu perangkat saat mendapatkan informasi baru. Karena komunikasi yang hampir konstan dengan jaringan ini, masa pakai baterai sangat terpengaruh.

Dengan jaringan LPWA, sensor tidur dan bangun saat mereka perlu mengirim paket data. Karena radio sebagian besar waktu tertidur, ini memungkinkan baterai bertahan antara lima dan 10 tahun (tergantung pada teknologinya). Penyedia seluler telah menyadari bahwa masa pakai baterai menjadi perhatian bagi mereka yang berada di ruang IoT, dan mereka memahami bahwa seluler tidak cukup untuk bit data yang sangat kecil. Menanggapi kekhawatiran ini, mereka telah mengusulkan protokol baru yang disebut LTE-M. Dalam twist yang menarik, ini sebenarnya dirancang untuk mengembalikan beberapa elemen transmisi seluler 2G, seperti menyimpan dan meneruskan.

Penting untuk dicatat bahwa meskipun kemampuan ini kembali, perangkat M2M yang terhubung ke seluler masih membutuhkan lebih banyak daya dan energi daripada jaringan LPWA. Kebutuhan daya hanya data 4G-LTE sepuluh kali lebih banyak untuk transmisi (~120mA vs. ~12mA) dan 1000 kali lebih banyak untuk standby (~2 miliamps vs. ~2 mikroamp) daripada sistem jaringan LPWAN yang baru muncul. Ini adalah tantangan yang harus dihadapi oleh penyedia seluler.

LTE-M akan diusulkan akhir tahun depan, dan kemudian perlu diratifikasi dan diadopsi. Kita mungkin akan melihat iterasi pertama untuk LTE-M pada akhir 2017 atau 2018. Jadi, jika Anda membutuhkan solusi yang lebih hemat baterai sekarang (atau dalam tiga tahun ke depan), Anda mungkin harus melihat ke dalam daya rendah, lebar -jaringan daerah.

Transmisi Data

Dalam hal iterasi seluler terbaru—4G dan LTE—ada 44 band yang dapat disiarkan oleh operator. Jadi, saat perangkat mencoba membuat sambungan, ada banyak potensi bandwidth.

Tapi ingat, jaringan LTE dirancang untuk broadband komunikasi. Mereka dioptimalkan untuk suara dan data berkualitas tinggi, termasuk kemampuan video, seperti menonton Netflix atau melakukan panggilan FaceTime. Kami ingin menggambarkan ini sebagai jalan raya 8 lajur besar yang dipenuhi truk sampah yang dirancang untuk bergerak di sekitar data besar. Jadi, apa yang terjadi ketika Anda tidak perlu memindahkan data besar—Anda hanya perlu mengirim paket data kecil? Nah, alih-alih truk sampah itu diisi sampai penuh, mereka hanya memiliki sekop penuh data. Jelas, ini akan menjadi skema transportasi yang sangat tidak efisien.

Penting untuk diingat bahwa banyak aplikasi M2M mengirim kurang dari beberapa ratus byte setiap hari. Panel alarm, misalnya, hanya mengirim 40 byte setiap hari. Bahkan jika Anda berasumsi bahwa perangkat mengirim 30 byte per jam, itu hanya 22 kilobyte per bulan. Ini jauh lebih murah daripada paket data perusahaan seluler, yang dimaksudkan untuk gigabyte data.

Jadi, mengikuti analogi kami, apa yang Anda benar-benar kebutuhan akan jaringan berbasis sensor dan banyak aplikasi IoT baru bukanlah jalan raya 8-jalur yang penuh dengan beban data yang besar—Anda hanya perlu jalur sepeda! Itulah yang disediakan jaringan LPWA:cara yang efisien untuk memindahkan sejumlah kecil data. Ingat, ketika Anda memikirkan Internet of Things secara keseluruhan, Anda tidak berbicara tentang beberapa ratus radio dengan sensor—Anda berbicara tentang puluhan miliar perangkat. Dan jika semua perangkat itu muncul di jaringan LTE besok yang menjalankan TCP/IP, itu akan menghancurkan jaringan sepenuhnya.

Biaya IoT Seluler

Biaya Modul

Modul LTE yang dibeli dalam volume yang sangat tinggi akan berharga antara $25 dan $30. Modul LPWA yang dibeli dalam volume yang sangat tinggi akan berharga sekitar $10. Saat jaringan LPWA matang—dalam tiga tahun ke depan—harga per modul akan turun antara $5 dan $10. Perbedaan $10 itu bisa menjadi lot uang jika dikalikan dengan ribuan (atau jutaan) modul yang mungkin diperlukan.

Biaya Berulang

Jaringan LPWA yang digunakan saat ini (kebanyakan di Eropa) dikenakan biaya dalam kisaran beberapa dolar setahun. Bandingkan dengan biaya data seluler hari ini—dalam kisaran beberapa dolar sebulan—dan Anda akan melihat perbedaan besar saat Anda mulai mengalikan angka-angka ini dengan jutaan perangkat yang digunakan. Ingat, jika Anda menggunakan infrastruktur Anda sendiri, seperti yang dilakukan banyak organisasi untuk aplikasi LPWA mereka, tidak ada biaya rutin bulanan.

Biaya Lain-lain

Hal lain yang perlu diingat dengan beberapa sistem seluler adalah bahwa ada biaya lain, seperti biaya SIM, biaya untuk mengaktifkan dan menonaktifkan, dan banyak lagi. Jenis perubahan ini dapat terjadi jika pengguna tidak berhati-hati. Selain itu, beberapa jaringan akan membebankan biaya kepada pengguna apakah mereka mentransmisikan data atau tidak. Jaringan LPWA mungkin melakukan hal yang sama, tetapi biayanya jauh lebih rendah sehingga mungkin hanya biaya nominal.

Jenis jaringan apa yang terbaik?

Pada akhirnya, Anda perlu menentukan apa baik data yang Anda kirim dan bagaimana banyak data yang Anda kirim, sehingga Anda dapat memilih alat yang tepat untuk pekerjaan itu. Mengikuti analogi di atas, jika aplikasi Anda menggunakan dump truck data, maka IoT seluler mungkin merupakan arah yang ingin Anda tuju. Tetapi jika Anda hanya menggunakan sejumlah kecil data—sekop penuh di truk sampah tersebut—sebaiknya Anda mengambil jalur sepeda dan menggunakan jaringan LPWA.

Penting juga untuk dicatat bahwa seluler dan LPWA bukan satu-satunya jenis jaringan M2M yang tersedia. Faktanya, kami telah menulis buku putih tentang tujuh jaringan M2M paling populer, dan kami sarankan Anda melihat untuk lebih memahami opsi jaringan mana yang paling sesuai dengan organisasi Anda.