Naast 5G kennen telecomboeren vandaag nog een tweede groot strijdperk, dat er enigszins mee verweven is. Het Internet of Things (IoT) is al een hele tijd onderwerp van trendrapporten, maar de grote doorbraak komt er nog aan. De operatoren wachten niet op de komst van 5G en hebben hun geschut ondertussen in stelling gebracht. We maken een stand van zaken op.
IDC definieert het Internet of Things als “een netwerk van uniek identificeerbare endpoints (of dingen) die bidirectioneel communiceren zonder menselijke interactie, met behulp van IP-connectiviteit.” In mensentaal: alle mogelijke apparaten en sensoren worden met het internet verbonden om onderling informatie uit te wisselen, zonder dat menselijke tussenkomst nodig is.
Dat biedt allerlei voordelen. Door steeds meer fysieke apparaten te verbinden met het internet en de data die ze genereren te verzamelen, krijg je een alsmaar beter virtueel beeld van de werkelijkheid, waardoor je betere beslissingen kan maken. De gegevensuitwisseling tussen apparaten onderling laat bovendien toe om machines automatisch te laten handelen op basis van de data. Bovendien kan historische informatie worden gebruikt om voorspellingen te maken over de toekomst en daar op te anticiperen.
Bron: IoT Analytics
Volgens IoT Analytics zijn er vandaag wereldwijd zo’n 17 miljard geconnecteerde apparaten in gebruik. Trek je daar het aantal smartphones, tablets en laptops van af, blijven er nog 7 miljard IoT-toestellen over. De markt zit evenwel in een versnelling en zal tegen 2025 verdrievoudigen tot 21,5 miljard IoT-toestellen op een totaal van 34,2 miljard geconnecteerde apparaten. Het Internet of Things neemt de komende jaren dus de bovenhand.
Om al die apparaten te kunnen verbinden, moet voldoende netwerkcapaciteit voorhanden zijn. Dat is precies één van de grote beloftes van 5G: voldoende bandbreedte (en een lage latency) om de explosie van het Internet of Things de komende jaren te ondersteunen. 5G is evenwel niet de enige mogelijkheid, en ook niet altijd de meest geschikte. Er zijn vandaag verschillende andere netwerktechnologieën beschikbaar, zoals onderstaand diagram illustreert. Elk met zijn eigen voor- en
nadelen.
We lopen in wat volgt doorheen het diagram, gaan dieper in op de verschillende technologieën en kijken in hoeverre ze vandaag door de Belgische operatoren worden aangeboden.
Niet-IoT-specifiek
We beginnen linksonder. Wireless Personal Networks (WPAN) werken over een afstand van maximaal 100 meter en worden voornamelijk gebruikt voor de transmissie van kleine datapakketjes. Denk aan Bluetooth voor het verbinden van een draadloze hoofdtelefoon, of Zigbee en Z-Wave, twee populaire protocollen voor slimme thermostaten, alarmen enzovoort.
We vermelden WPAN voor de volledigheid in dit overzicht, maar de technologieën hebben verder weinig betrekking tot de netwerkmogelijkheden die operatoren aanbieden op vlak van IoT. Het gaat veelal om één op één communicatie tussen apparaten over een korte afstand.
WLAN
Springen we een vak naar rechts, dan komen we bij WLAN uit. Wireless Local Area Networks hoeven in principe geen uitleg meer. WLAN staat synoniem met wifi, al is dat eigenlijk maar één specifieke standaard in deze categorie.
WLAN dekt afstanden tot één kilometer, wat nog steeds relatief kort is, maar kan grotere datahoeveelheden verwerken dan WPAN. De technologie staat synoniem met een continue verbinding, hoge doorvoersnelheden en een hoge reactietijd. Nadelen zijn het hoge energieverbruik en gevoeligheid voor storingen op het signaal.
Op vlak van IoT blijft WLAN opnieuw grotendeels beperkt tot het smart home, zoals een smart tv of slimme luidspreker. Ook in fabrieken en andere industriële settings wordt soms voor WLAN gekozen, al nemen meer gespecialiseerde oplossingen hier de bovenhand.
2G/3G/4G
Van WLAN klimmen we een vak omhoog naar de klassieke mobiele netwerken. Ook die kunnen worden ingezet om apparaten met elkaar te laten communiceren. Deze infrastructuur is ideaal om hoge datahoeveelheden uit te wisselen over een lange afstand. Het nadeel is dat het opnieuw bijzonder veel energie kost.
Naast het voorzien in mobiel breedbandinternet voor je smartphone, tablet of laptop, wordt 4G vandaag onder meer ook gebruikt voor fleet management, videosecurity, in bankautomaten en wearables die je gezondheid monitoren.
De verwachting is dat deze legacy-mobiele netwerken op termijn steeds meer plaats ruimen voor 5G en LPWAN, wat M2M-communicatie (Machine to Machine) betreft. Deze technologieën zijn energie-efficiënter en algemeen beter geschikt voor de noden van IoT.
IoT-specifiek
De IoT-specifieke netwerken vinden we in het vak linksboven, onder de noemer LPWAN, ofwel Low-Power Wide Area Networks. Deze netwerken zijn speciaal ontwikkeld met het oog op IoT. Kleine sensoren hebben simpelweg niet voldoende kracht om te communiceren met grote mobiele netwerken. LPWAN belooft een extreem laag energieverbruik in combinatie met een maximaal bereik van meer dan twintig kilometer.
Er bestaan binnen LPWAN een paar verschillende standaarden. De vier belangrijkste die we bij de Belgische providers aantreffen, zijn NB-IoT, LTE-M, LoRaWAN en SigFox.
NB-IoT
NB-IoT (NarrowBand-IoT) maakt gebruik van gereglementeerd spectrum op de bestaande mobiele 3G/4G-netwerkinfrastructuur, maar is een aparte standaard. Het protocol gebruikt een eenvoudigere golfvorm, waardoor de kosten voor chipsets lager liggen en het energieverbruik minimaal is. De maximale levensduur van een NB-IoT-apparaat met batterij bedraagt tien jaar. Tot slot heeft deze standaard een uitstekende dekking deep indoor, bijvoorbeeld tot in de kelder van een gebouw.
Daar staat tegenover dat de technologie minder geschikt is voor bewegende objecten en de reactietijd, alsook de snelheid van de verbinding (200-250 kbps) laag zijn. Een typisch voorbeeld van een NB-IoT-oplossing is bijvoorbeeld een slimme energiemeter.
Zowel Orange, Proximus als Telenet hebben een NB-IoT-netwerk uitgerold.
LTE-M
LTE-M maakt eveneens gebruik van de bestaande mobiele netwerkinfrastructuur en vormt een uitbreiding op de LTE-standaard. Ook hier bedraagt de levensduur van een batterij tien jaar, maar de snelheid van de verbinding ligt al wat hoger, rond 1 Mbps.
Bovendien is LTE-M beter geschikt voor roamingtoepassingen, zoals bijvoorbeeld drones. De dekking binnen is dan weer minder goed dan bij NB-IoT.
Bij de Belgische operatoren vermeldt alleen Telenet LTE-M bij zijn IoT-aanbod.
LoRaWAN
LoraWAN is met name geschikt voor het versturen van sensordata in één richting. De technologie vraagt om een aparte netwerkinfrastructuur, maar is vandaag al breed uitgerold in de meeste Europese landen.
In plaats van een smalbandtransmissie te gebruiken, distribueert LoRaWAN de informatie over verschillende frequentiekanalen en datasnelheden in de vorm van gecodeerde pakketjes. Daardoor verlaagt de kans dat die pakketjes elkaar gaan verstoren, waardoor de capaciteit toeneemt.
Die aanpak betekent evenwel ook dat de reactiesnelheid lager ligt. Het kan 0,6 tot 2 seconden duren om een pakketje te verzenden. Daar staat dan wel weer een batterijduur van meer dan tien jaar tegenover. Het mes snijdt aan twee kanten.
Omdat geen connectie moet worden gemaakt met een basisstation, maar een datapakket (maximaal 50 bytes) wordt gebroadcast naar alle luisterende basisstations in de buurt, is LoRaWAN zowel geschikt voor statische als bewegende objecten.
In België is Proximus voorlopig de enige aanbieder van een LoRaWAN-netwerk.
SigFox
Een laatste technologie die we hier nog willen belichten, is SigFox. Dat protocol vind je niet bij de klassieke Belgische operatoren terug, maar wordt in ons land door Engie M2M aangeboden. SigFox is propriëtaire technologie van een Frans bedrijf met dezelfde naam.
Het protocol gebruikt een langzame modulatiesnelheid om een groter bereik te realiseren. Sigfox beschikt over 200 kHz niet-gereglementeerde bandbreedte om datapakketjes van maximaal 12 bytes te versturen aan een snelheid van 100 tot 600 bits per seconde. Dat is voldoende voor het verzenden van sensordata, statusupdates, waarschuwingen of gps-coördinaten. Eén basisstation kan miljoenen berichten per dag verwerken.
Ook hier moet geen verbinding met een netwerk worden onderhouden, waardoor het energieverbruik van de apparaten bijzonder laag is. Typische voorbeeldtoepassingen zijn parkeersensoren, watermeters of slimme vuilnisbakken.
SigFox heeft veel overeenkomsten met LoRaWAN, maar kan duurder uitvallen vanwege de propriëtaire technologie. Het grootste verschil is dat SigFox één groot netwerk is, terwijl LoRaWAN door verschillende operatoren wordt aangeboden. Om tussen LoRa-netwerken te communiceren, zijn dus roamingovereenkomsten nodig.
Combinatie
Uiteindelijk hangt de beste IoT-oplossing af van de toepassing die je beoogt. Daarom bieden de meeste operatoren verschillende netwerktechnologieën aan, die elkaar aanvullen. Je hoeft niet voor één model te kiezen, maar kan ze met elkaar combineren.
De keuze voor een technologie is complex. Voor iedere toepassing moet je de belangrijkste noden nagaan. Moeten grote hoeveelheden data worden versluisd of gaat het om beperkte informatie die af en toe wordt doorgestuurd? Hoe belangrijk is de reactiesnelheid? Waar bevindt het apparaat zich en hoe lang moet de batterij meegaan?
Bron: IoT Analytics
Bluetooth en wifi zijn volgens IoT Analytics ook de komende jaren de belangrijkste technologieën. Het gros van de toestellen zal langs deze wegen verbinding blijven maken, onder invloed van de wildgroei aan geconnecteerde apparaten op de consumentenmarkt.
Tegelijk neemt het belang van LPWAN de volgende vijf jaar toe voor meer gespecialiseerde, professionele omgevingen. Wanneer 5G eindelijk tot volle wasdom komt, zal blijken in hoeverre ook dat een impact heeft.
Eén ding is alleszins zeker: het Internet of Things betekent een belangrijke nieuwe inkomstenbron voor operatoren. Niet alleen voor de levering van infrastructuur, maar ook voor het uitwerken van op maat gemaakte toepassingen en consulting om door de bomen het bos nog te zien.
Gerelateerd: De toekomst van 5G: hoe ver staan we vandaag?