Mange kommuner og virksomheder er begyndt at bevæge sig ind i IoT’ens forunderlige (og til tider komplekse) verden. Som med alt andet nyt er der mange begreber og konkurrerende teknologier og platforme i spil.

Flere i den offentlige sektor har kastet kærligheden på den transmissionsteknologi, der hedder LoRaWAN, men der findes andre, glimrende alternativer og jeg tænker derfor, at det måske vil være nyttigt med en “lægmandsintroduktion” til hele “landskabet”.

LoRaWAN og lignende teknologier adskiller sig nemlig på flere områder fra de mere kendte, trådløse teknologier som WiFi, Bluetooth og diverse former for mobilopkoblinger og hvis man vil forstå de muligheder, som IoT tilbyder, så er det nyttigt med basisviden om LPWAN, der er den helt store enabler for mange IoT-løsninger.

Jeg forestiller mig, at denne artikel vil blive til en serie, hvor jeg dykker lidt mere ned i de enkelte del-elementer i en samlet IoT-arkitektur.

Hvad er IoT – Internet of Things?

“Værdikæden” i IoT består i simpel form af tre led som vist her.

Måske nogen lige skal se til Fru Nielsen?

Den unge mand i højre side vil gerne arbejde lidt smartere (fint buzzword, men det betyder i bund og grund “at gøre mere for mindre” – og hvem vil ikke det?). Han vil gerne bruge sin tid på det, der giver værdi, i stedet for at bruge tid på lidt for manuelle arbejdsgange, administration og dårlige beslutninger.

Derfor er han interesseret i IoT. Det kan effektivisere eller endda automatisere hans arbejdsgange, sænke hans omkostninger ifm. med produktion, gøre det billigere at vedligeholde udstyr eller maskiner eller hjælpe ham med at træffe strategiske såvel som taktiske, forretningsmæssige beslutninger på et mere oplyst grundlag.

Hvis nu han arbejder i en kommune, så kan han f.eks. slippe for at køre ud til alle vandløb i kommunen og foretage vandkvalitetsmålinger eller få en alarm, hvis der er nitratudslip fra et landbrug, han kan slippe for at foretage manuelle målinger af indeklimaet på alle kommunens skoler, han kan få information om, hvordan kommunens parkeringspladser bliver anvendt og reducere behovet for at bygge nye og dyre p-huse, han kan følge og optimere det trafikale flow gennem byen og dermed reducere trængsel på vejene, han kan sikre, at nogen får en alarm, hvis en dement ældre forlader en bestemt bygning eller detektere, at Fru Nielsen i seniorboligen pludselig ikke har lavet sin morgenkaffe, sådan som hun ellers har gjort hver eneste dag de seneste 52 år.

Måske nogen lige skal se til Fru Nielsen?

Manden på billedet kan også arbejde i en produktionsvirksomhed, hvor han har behov for løbende at tjekke om produktionsmaskinen, der samler tøjklemmer, nu vibrerer lidt anderledes end i går og derfor er på vej til at gå i stykker eller om der er mærkelige udsving i strømforbruget i pakkeriet – eller om der pludselig kommer vand i kælderen, hvor de færdige tøjklemmer ligger på lager.

Der er uendeligt mange brugsscenarier – use cases – hvor det vil give værdi at måle på en tilstand her-og-nu eller følge udviklingen over tid.

I venstre side af værdikæden er de “dimser”, der typisk kaldes sensorer eller noder og som måler en tilstand et eller andet sted “out there”. Det er på en måde lidt misvisende at kalde hele dimsen for “en sensor” – for den samlede enhed består typisk af flere dele; et batteri, en microcontroller, et trådløst transmissionskredsløb og en antenne – samt den egentlige sensor, der er selve den lille stump elektronik, der kan måle et-eller-andet, f.eks. en temperatur.

På grund af udviklingen i kredsløb og komponenter og de støt faldende priser på elektronik kan noderne laves meget små og billige og der findes efterhånden mange “kits”, der gør det muligt at eksperimentere sig frem til værdiskabende løsninger, ved at bygge simple prototyper, der validerer de antagelser man har i forbindelse med en given use case.

Og mellemste led i kæden – for at få fat på målinger skal der bruges en trådløs transmissionsløsning, der forbinder venstre side (noderne) med højre side (systemer, arbejdsgange, mennesker osv.).

Værdikæden kan i øvrigt også betragtes omvendt, hvor man har behov for at aktivere “noget” ude i verden, f.eks. åbne en ventil, tænde en kontakt, starte en proces eller slukke en lampe – og det kan være vigtigt at se på behovene for dette, da de konkrete teknologier i varierende grad understøtter “downlink”.

LPWA-FORENFISK?

De fleste kender og bruger WiFi- og mobilforbindelser hver eneste dag. WiFi- og mobilforbindelser er lavet, så mennesker kan udveksle e-mails og filer, foretage tale- og videoopkald, se Netflix i toget og generelt bare være online med fuld spark i kortere tid fra vores bærbare enheder. Typisk genoplader vi batteriet i vores telefoner eller laptops med få timers mellemrum – men det er bare ikke praktisk, hvis du skal genoplade din IoT-sensor en gang i døgnet og have WiFi-dækning midt i skoven.

Med “the rise of the machines” (læs: IoT) er der opstået andre behov og derfor har en ny kategori af netværksteknologier set dagens lys: LPWAN (Low-Power Wide Area Network).

Med et LPWAN som transmissionsteknologi kan du netop placere en sensor i et vandløb midt i skoven og lade den sende bittesmå data-pip over adskillige kilometer – og det endda i årevis og kun med strøm fra et lille batteri! Vildt nok, ikke?

LPWAN gør det muligt at sende meget små datamængder over lange afstande med lavt strømforbrug

Alle LPWAN-teknologier adskiller sig fra deres mere kendte fætre og kusiner WiFi, Bluetooth og mobilteknologier (2/3/4G) på forskellige områder, men det kan i bund og grund koges ned til, at LPWAN handler om at sende meget små datamængder over lange afstande med lavt strømforbrug. Fætrene og kusinerne kan i stedet sende store datamængder over korte afstande ved (ofte uvæsentligt) højt strømforbrug.

LPWAN-teknologier

Hvis man åbner kassen med blandede LPWANs, så finder man en række teknologier, der på hver sin måde forsøger at adressere de (tekniske) behov, der er opstået med IoT. Det er teknologier som LoRa(WAN), NB-IoT, Sigfox og flere andre. Alle kan de i bund og grund det samme; sende små datamængder over lange afstande med lavt strømforbrug.

De adskiller sig selvfølgelig teknisk, men det er egentlig mindre interessant i de fleste tilfælde. Den typiske årsag til at vælge det ene frem for det andet handler mere om den bagvedliggende forretningsmodel eller økosystemet omkring teknologien.

NB-IoT er på vej (2018?) og er teleselskabernes bud på en LPWAN-teknologi. Den baserer sig på teleselskabernes eksisterende infrastruktur (mobilnetværk) og den forventede forretningsmodel vil nok ligne teleselskabernes eksisterende tilbud, dvs. at man mod betaling af et månedligt abonnement får et (e-)simkort, der puttes i sensoren og den dermed kan sende beskeder via mobilnetværket. NB-IoT opererer på traditionelle mobilnetværksfrekvenser, der kræver licens fra staten og derfor er det kun teleselskaberne, der arbejder på at implementere netværk baseret på NB-IoT.

Sigfox er en fransk teknologi fra firmaet af samme navn. Sigfox ligner lidt et teleselskab hvad forretningsmodel angår. Der kan kun være ét Sigfox-netværk i et område og i Danmark er det sat op og drevet af IoT Denmark i partnerskab med Sigfox. Som med teleselskaberne køber man adgang til netværket via et abonnement pr. enhed og data flyder gennem Sigfox’s servere i skyen, hvorfra det kan flyde videre til en privat server på egen matrikel eller i skyen. Teknologi, backend og netværk i vid udstrækning kontrolleret af Sigfox, men til forskel fra NB-IoT opererer Sigfox i et åbent frekvensbånd, hvorfor Sigfox (eller en lokal partner) ikke skal have licens af staten til at etablere et netværk.

LoRaWAN er en mere åben netværksprotokol, der baserer sig på den lukkede LoRa-teknologi (mere om forskellen i en kommende artikel). Det er kun Semtech og få udvalgte partnere, der producerer LoRa-chips – til gengæld er Semtech en ren elektronikproducent og blander sig ikke i hvem der etablerer et LoRa(WAN)-netværk, hvor det sker eller hvordan data flyder via et netværk. Det betyder, at alle kan købe netværkshardware (gateways) og selv etablere et LoRa(WAN)-netværk og at der derfor kan være flere private eller offentlige netværk i et område. Det kan være meget lokalt – på en fabrik eller en skole – eller i større skala i f.eks. en by, en region eller endda nationalt.

Det er måske værd at nævne Weightless som en upcoming teknologi. Den ser lovende ud, fordi den er baseret på åbne standarder, tilbyder firmware-over-the-air og er bedre til tovejskommunikation end f.eks. Sigfox eller LoRaWAN.

Afsløret: Denne teknologi er den klare vinder!

Ok, dårlig click-bait-agtig overskrift – men spørgsmålet om hvilken teknologi der er bedst og dermed vinder kapløbet kommer altid op: Hvilken teknologi skal jeg vælge?

Det korte svar: De er allesammen vindere på hver deres måde 🙂

Hvilken teknologi du skal vælge afhænger 100% af dit konkrete behov, dit ønske om selv at drive et privat netværk kontra at købe en service – og mange andre parametre.

Det kræver en kortlægning af din use case, din forretning og meget andet. Valg af teknologier skal altid tage afsæt i konkrete behov – og nogen gange er teknologi slet ikke svaret. Hvis du vil høre mere, så tag endelig fat på mig.

I næste artikel vil jeg dykke ned i LoRa(WAN) og hvorfor så mange kommuner har kastet kærligheden på netop den teknologi.

-Kim