Erreichen des Produktionsmaßstabs bei der IoT-Bereitstellung mit einem kombinierten Netzwerkansatz
Ein viel diskutiertes Thema in der Konnektivitätslandschaft ist, welche Netzwerktypen und Protokolle am besten für die Unterstützung von Massenbereitstellungen von IoT-Sensoren geeignet sind. IoT-Produktionsbereitstellungen werden durch eine sorgfältig entwickelte Konnektivitätsschicht unterstützt, aber eine frühe Überlegung ist, zu bestimmen, welches Netzwerk Ihnen die effektivsten Lösungs- und Projektergebnisse bietet.
Es gibt keinen einheitlichen Konnektivitätsansatz, den Nick Sacke, Head of IoT and Products bei Comms365, umreißt. Im Folgenden skizziert er die Schlüsselfaktoren, die Unternehmen berücksichtigen müssen, und die entscheidenden Fragen, die vor der Einführung einer IoT-Produktion gestellt werden müssen, und betont gleichzeitig die klare Notwendigkeit, eine gemischte Strategie für die Netzwerkkonnektivität zu verwenden.
Entwicklung von IoT-Netzwerken und -Protokollen
Im Laufe der Zeit ist der potenzielle Umfang der IoT-Sensortechnologie gewachsen und die Einsatzmöglichkeiten haben sich weiterentwickelt. Dies hat zu einer erhöhten Nachfrage nach neuen drahtlosen Netzwerkprotokollen und Methoden zur Unterstützung der neuen Sensortypen geführt, von denen viele auf seltene Nachrichtenübermittlung über große Entfernungen und über einen weiten Bereich sowie auf Batterieleistung angewiesen sind. Die weit verbreitete Unsicherheit und Fragmentierung des IoT-Marktes in Verbindung mit zunehmender Sensorhardware- und Softwareinnovation haben jedoch zur Schaffung mehrerer Netzwerkverbindungsoptionen geführt, von denen jede ihre eigenen Qualitäten hat.
In den letzten Jahren haben wir die wachsende Entwicklung von Low Power Wide Area Network (LPWAN) gesehen, einem dominierenden IoT-Netzwerktyp. LoRaWAN und Sigfox sind frühere Marktteilnehmer, die frei empfangbare Funkfrequenzen nutzen und Zeit hatten, sich weltweit zu etablieren.
Beide gelten heute als globale Netzwerk- und Protokollstandards für das IoT, indem sie Vertrauen bei Benutzern aufbauen, die von der Benutzerfreundlichkeit, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit überzeugt sind. Ein klarer Branchenführer als Konnektivitätsoption für IoT-Netzwerke ist LoRaWAN, das den Markt mit über 40 % Marktanteil an neuen Verbindungen stark beeinflusst und voraussichtlich bis 2025 weitere Marktanteile hinzugewinnen wird.
Für neue IoT-Netzwerkprotokolle sind NB-IoT und LTE-M – auf der Mobilfunkseite – immer noch auf dem Vormarsch. Die GSMA bestätigte die Standards für diese IoT-Verfahren erst spät, was dazu führte, dass sie irgendwann nach den früheren Rollouts der ersten LPWAN-Netzwerkverbindungsprotokolle von Tier-1-Carriern eingesetzt wurden. Es gab einen klaren Mangel an Sicherheit bei der Einführung der zellularen IoT-Netzwerkprogramme in Großbritannien, obwohl frühere Prognosen behaupteten, dass die zellularen IoT-Netzwerkvarianten den IoT-Konnektivitätsmarkt dominieren und LoRaWAN und Sigfox an ihre Grenzen bringen würden. Die IoT-Mobilfunk-LPWAN-Arbeit war weitgehend auf Tests in Großbritannien beschränkt, während Produktionseinführungen von Private Council LoRaWAN-Installationen und Innovationsprogrammen in öffentlichen Netzwerkvarianten von LoRaWAN und Sigfox dominiert werden.
Weltweit prognostizieren Experten, dass der Netzausbau 50:50 zwischen frei empfangbaren (nicht lizenziertes Spektrum) und zellularen Varianten (lizenziertes Spektrum) aufgeteilt wird – und der Wettbewerb zwischen diesen Netzstandards wird noch einige Zeit anhalten. Insbesondere wenn 5G vollständig eingeführt ist und es Funkmodule zu einem praktikablen Kostenpunkt für das IoT gibt, werden 5G-Protokolle auch ein IoT-Element für die Mobilfunkseite haben, das eine größere Skalierung und Effizienz in Bezug auf seine Fähigkeit zur Verbindung von Millionen von Geräten bringt Sensoren pro Quadratkilometer.
Identifizieren von Anwendungsfallparametern
Die Lieferkosten für Daten sind bei den meisten Projekten ein Hauptanliegen und müssen angegangen werden. LoRaWAN und Sigfox sind jetzt auf einem Reifegrad, bei dem die Geräte kostengünstig sind. Am Anfang war Mobilfunk viel teurer, aber jetzt beginnt der Preis zu sinken. In Bezug auf die Nutzungskosten zahlen Benutzer für NB-IoT und LTE-M jedoch immer noch byteweise für Daten im Netzwerk, während LoRaWAN die Free-to-Air-Frequenzfunktion nutzt und stattdessen die Gebühren auf dem Gerät basieren Lizenzierung und im Falle von Sigfox per Nachricht.
Die Wahl des Netzwerks und des Protokolls ist nicht einfach, auch wenn es bei den Kostenmodellen deutliche Unterschiede geben kann. Da IoT-Rollouts immer mehr zum Mainstream werden, bleiben Elemente in einer LoRaWAN-Umgebung, die Unbehagen hervorrufen können, einschließlich des Risikos potenzieller Kollisionen im Netzwerk und verlorener Nachrichten aufgrund verschiedener Geräte, die das LoRaWAN-Spektrum teilen. Um sicherzustellen, dass jede Nachricht dort ankommt, wo sie ankommen soll, wurde die für das Netzwerk zuständige LoRaWAN-Software entwickelt, um das Risiko dieses Ereignisses zu verringern, indem Nachrichten über mehrere Kanäle verteilt, Nachrichtenzähler und andere Techniken beobachtet werden.
Von entscheidender Bedeutung ist die Identifizierung der Parameter des Anwendungsfalls und der Art der Bereitstellung. Wenn eine Nachricht mit Telemetrieinformationen, wie z. B. Füllständen von Behältern, nur bei einer Änderung geteilt werden muss, führt dies nicht unbedingt zu einer Netzwerküberlastung in einem LoRaWAN-Netzwerk, da die Nachrichten nicht gleichzeitig gesendet werden. Die konsistente Überwachung von Umgebungsbedingungen von mehreren Sensoren in einem Bereich kann jedoch zusätzliche Gateway-Kapazität erfordern, um sicherzustellen, dass die Sensormeldungslast verteilt wird. Wenn Ihr Anwendungsfall jedoch eine garantierte Zustellung des Datenverkehrs innerhalb eines bestimmten Zeitraums oder einen konstanten Strom von Nachrichten erfordert, müssen möglicherweise Mobilfunkprotokolle wie NB-IoT und LTE-M verwendet werden.
Aufnahme durch die Industrie
Einige Branchen nutzen bereits bestimmte Protokolle und gewinnen dadurch an Zugkraft. LoRaWAN wurde insbesondere von Kommunalverwaltungen massenhaft angenommen und interessiert, die darin eine Möglichkeit sehen, zahlreiche Anwendungsfälle gleichzeitig zu skalieren.
Darüber hinaus ist NB-IoT im gesamten Versorgungsüberwachungssektor das Protokoll, das den Vorteil erlangt. Dies liegt daran, dass keine Gateways erforderlich sind, da Signaltürme der Aktivierungspunkt sind und eine tiefe Durchdringung mit der großen Signalstärke haben, um ihr Ziel zu erreichen.
Aber wenn es um die Überwachung von Elementen tief in Gebäuden geht, kann LoRaWAN effektiver sein. Mit der Einführung des COVID-19-Impfstoffs, der bei gekühlten und bestimmten Temperaturen gelagert werden muss, ist diese Art der intensiven Überwachung und Datenerfassung von entscheidender Bedeutung. Für dieses Beispiel kann LoRaWAN ein effektives Protokoll bereitstellen und die Temperatur tief im Inneren des Gebäudes bis hinunter zur Sonde messen.
Wenn Messwerte intermittierend auf Alarmbasis gemessen werden müssen, muss die Batterie geschont werden, damit die Sensoren lange halten und wahrscheinlich in Richtung des nicht lizenzierten Spektrums führen. Während in einem Überwachungsszenario im Gesundheitswesen, z. B. in einem Krankenwagen oder bei einem Patienten, Messwerte sofort weitergeleitet werden müssen, müssen Sie sich auf das lizenzierte Spektrum wie LTE-M verlassen.
Zukunftssicherheit mit Blended Connectivity
Derzeit gibt es kein Protokoll, das für jeden Anwendungsfall optimiert ist oder einen ganzen Bestand abdecken kann. Um solche Hürden zu überwinden, besteht die Lösung daher darin, ein Hybridmodell bereitzustellen, das verschiedene Konnektivitätsprotokolle miteinander kombiniert – sowohl aus dem nicht lizenzierten als auch aus dem lizenzierten Spektrum, um eine vollständige Bestands- und Anwendungsfallabdeckung zu erreichen. Ein kombinierter Ansatz ist skalierbar, flexibel und kostengünstig – eine perfekte Lösung für diejenigen, die die Vorteile des Massen-IoT nutzen möchten, sich aber nicht sicher sind, wie und wo sie vorgehen sollen.
Kein Unternehmen möchte die Technologie nach zehn Jahren reißen und ersetzen. Stattdessen hängt der Erfolg einer IoT-Bereitstellung von der Langlebigkeit ab. Insbesondere LoRaWAN befindet sich auf einem Wachstumskurs, der diese Langlebigkeit gewährleisten wird. Und die baldige Reife von 5G wird auch eine weitere Option für IoT-Projekte werden, mit viel mehr Effizienz in Bezug auf die Fähigkeit, Millionen von Sensoren zu verbinden.
Bei einem kombinierten Modell unterschiedlicher Protokolle, die jeden Standort abdecken, ist es wichtig, dass eine einzige Plattform verwendet wird, die alles zusammenführt und an einem Ort empfangen, gelesen und analysiert werden kann. NB-IoT, LoRaWAN, LTE-M und Sigfox werden alle zu Industriestandardprotokollen, die jeweils in einem anderen Format empfangen werden. Sie können jedoch zu einem zentralen Hub zusammengeführt werden, der den Datenverkehr abfängt und in ein Protokoll umwandelt, das die empfangende Anwendung benötigt. Durch die Zusammenarbeit mit einem Partner, der alle Arten von IoT-Konnektivität in einer kombinierten Lösung anbietet, können Projekte in der Gewissheit umgesetzt werden, dass jedes Protokoll berücksichtigt und unterstützt wird, um die Funktionalität und Praktikabilität eines gesamten IoT-Projekts zu maximieren.
