Jaringan Low-Power, Wide-Area (LPWA): Tinjauan Komprehensif

Jaringan Low-Power, Wide-Area (LPWA) telah muncul sebagai solusi terdepan untuk menghubungkan perangkat IoT. Namun, terminologinya dapat membingungkan. Artikel ini meninjau teknologi LPWA utama dan perusahaan di baliknya.

LPWA bertujuan untuk menghubungkan sensor IoT ke internet sambil menghindari biaya seluler, konsumsi daya Wi-Fi, dan jangkauan terbatas Bluetooth.

Sementara perangkat LPWA mengkonsumsi lebih banyak daya selama transmisi daripada Bluetooth—sering kali sepuluh kali lipat—'low-power' merujuk pada arsitektur mereka, yang memungkinkan mereka tetap tidur lebih dari 99 % waktu. Dengan arus idle yang diukur dalam mikroampere, banyak sistem dapat bertahun-tahun pada satu baterai.

'Wide-Area' lebih tepat menunjukkan anggaran tautan yang tinggi. Jangkauan menakjubkan LPWA berasal dari sensitivitas penerima yang ditingkatkan di kedua ujung, diaktifkan oleh tingkat data yang sangat rendah dan teknik pemrosesan gain yang canggih.

Skema akses berganda memungkinkan banyak perangkat untuk berbagi gateway yang sama secara bersamaan, meskipun setiap teknologi LPWA menggunakan pendekatan yang berbeda.

Kami meninjau setiap teknologi berdasarkan:

• Bagaimana sensitivitas penerima yang tinggi dicapai.
• Skema akses berganda.
• Kekuatan utama.
• Kelemahan utama.
• Model bisnis.

Memahami model bisnis sangat penting—beberapa perusahaan menyediakan jaringan, yang lain menjual teknologi, dan beberapa keduanya.

Sigfox

Sigfox, kini berusia hampir satu dekade, memperkenalkan pasar LPWA. Di Amerika Serikat ia beroperasi sebagai penyedia jaringan, sementara di wilayah lain ia menyediakan teknologi kepada operator seluler.

• Stasiun dasarnya menggunakan channelizer berbasis FPGA untuk mendeteksi transmisi DPSK low-bitrate di ratusan saluran potensial.
• Node akhir mengulangi pesan 12 byte yang sama tiga kali pada tiga frekuensi yang berbeda, meningkatkan kemungkinan penerimaan yang berhasil.
• Downlink secara teori mungkin, tetapi terbatas karena stasiun dasar harus off-air saat mentransmisikan, meningkatkan kemungkinan lalu lintas yang terlewat.
• Kesederhanaan protokol memungkinkan berbagai transceiver RF, memberikan pelanggan beberapa opsi pasokan.
• Kasus penggunaan terbatas pada payload IoT yang sangat sederhana, karena setiap transmisi hanya membawa 12 byte.
• Pembaruan firmware atau aplikasi kontrol tidak viable melalui Sigfox.
• Di Amerika Serikat, batas waktu di udara FCC (400 ms) mengurangi anggaran tautan Sigfox sekitar 9 dB dibandingkan Eropa, dan interferensi yang lebih tinggi di pita 900 MHz lebih menurunkan kinerja.

WAVIOT

• WAVIOT, perusahaan Rusia, menawarkan teknologi yang hampir identik dengan Sigfox tetapi tidak menyediakan layanan jaringan.
• Tidak seperti Sigfox, setiap pelanggan dapat membeli hardware WAVIOT untuk membangun solusi pribadi.
• Teknologi ini menggunakan sinyal hop yang memberikan anggaran tautan yang lebih tinggi daripada Sigfox untuk aplikasi AS yang mematuhi FCC.
• Perangkat stasiun dasar mahal karena memerlukan FPGA besar untuk mengimplementasikan semua saluran DPSK.

LoRaWAN

• LoRaWAN dibangun pada lapisan fisik LoRa, sedangkan pesaing seperti Symphony Link Link Labs mengimplementasikan protokol berbeda dengan fitur canggih.
• LoRa menawarkan sensitivitas penerima yang superior di node akhir, menghasilkan anggaran tautan yang lebih seimbang dibandingkan Sigfox.
• Seperti Sigfox, LoRaWAN menggunakan skema akses asynchronous Aloha-style, yang mengenakan keterbatasan downlink yang serupa.
• Untuk wawasan lebih dalam, baca pandangan LoRaWAN kami.
• Model bisnisnya kompleks: Semtech menjual LoRa PHY, Aliansi LoRa mengembangkan protokol, dan beberapa operator sedang menguji jaringan kelas carrier.
• Penerapan LoRaWAN carrier dan pribadi dapat saling mengganggu.

LTE-M1

• LTE-M memberikan efisiensi daya LoRaWAN atau Sigfox sambil menawarkan tingkat data dan fitur kelas LTE. Pelajari bagaimana LTE-M meningkatkan profil daya di panduan daya LTE-M kami.
• Menggunakan LTE-M memerlukan langganan operator seluler.
• Sertifikasi perangkat pada jaringan operator dapat mahal.
• Jaringan LTE-M1 direncanakan untuk peluncuran AS pada 2017.
• Harga diperkirakan kompetitif dengan Sigfox.

NB-IoT

• NB-IoT (juga dikenal sebagai LTE-M2) adalah teknologi 3GPP yang diselesaikan baru-baru ini, berbeda dari LTE-M1 tetapi dapat diterapkan dalam spektrum LTE atau di sel cadangan.
• Ia dirancang untuk muat dalam blok GSM 200 kHz generasi lama, dan banyak operator Eropa dan Asia berencana untuk menerapkannya untuk IoT.
• Bukti pasar Sigfox membantu operator melihat potensi bisnis untuk NB-IoT.
• NB-IoT tertinggal LTE-M1 sekitar satu tahun; jaringan diperkirakan muncul akhir 2017 atau 2018.
• Seperti LTE-M1, menggunakan NB-IoT memerlukan pembayaran ke operator dan sertifikasi perangkat.

Ingenu

• Ingenu, formerly Onramp Wireless, mengoperasikan jaringan DSSS 2,4 GHz miliknya.
• Anggaran tautannya kuat, tetapi modem endpoint DSSS-nya mengkonsumsi lebih banyak daya daripada solusi berbasis LoRa.
• Fokus Ingenu adalah menjadi penyedia jaringan IoT daripada vendor teknologi murni, mirip dengan LTE-M atau NB-IoT.
• Jaringannya hanya diterapkan di beberapa kota hingga saat ini.
• Akan menarik untuk melihat bagaimana Ingenu bersaing dengan peluncuran LTE-M skala besar dari operator seperti AT&T dan Verizon.

Ringkasnya, lanskap LPWA menawarkan berbagai opsi. Untuk teknologi off-the-shelf, pertimbangkan Symphony Link, yang tetap menjadi solusi LPWA paling canggih di luar LTE-M.

Unduh putih kami untuk mengupas lebih dalam tentang teknologi LPWA: