Sigfox, LoRa – Uavhengige radionettverk for datautveksling? Dette ligger bak!

Når det snakkes om overføringsteknologier i Internet of Things, nevnes ofte begrepene SigFox og LoRa i tillegg til LTE-M og NB-IoT. Begge LPWAN-teknologiene er ikke nye, men annerledes enn de andre.

Fremfor alt skiller de seg fra konkurrentene på ett sentralt punkt: De bruker det ulisensierte frekvensspekteret. Det har fordeler og ulemper.

IoT, LoRa, SigFox: Definisjoner og egenskaper

Hva betyr IoT?

Man snakker om tingenes internett når enheter eller maskiner er koblet sammen i et nettverk på en slik måte at de utveksler data og delvis utfører handlinger basert på disse dataene. Et kjent eksempel på dette er smart-hjem-teknologier. For eksempel måler en sensor temperaturen og sender måledataene til en termostat. Denne regulerer, avhengig av informasjonen den mottar, oppvarmingen opp eller ned.

Et steg videre går den såkalte Smart City, der for eksempel gatelykter kan fjernstyres. I industrien kobles maskiner sammen for å optimalisere produksjonsprosesser. Også sporing av mobile gjenstander ved hjelp av GPS hører inn under IoT eller M2M (Machine2Machine). Allerede i dag spiller det Tingenes internett en viktig rolle i mange moderne samfunn. I fremtiden vil betydningen sannsynligvis øke ytterligere.

For at denne datautvekslingen skal fungere, er det i tillegg til komponenter som sensorer, enheter og servere nødvendig med en overføringsteknologi. Mer presist er det flere.

Overføringsteknologier for IoT-applikasjoner – hva SigFox og Lora har til felles

SigFox og LoRa er overføringsteknologier som brukes i tingenes internett for å koble sammen enheter og transportere data. De nevnes ofte i samme åndedrag fordi de har mye til felles.

• Begge tilhører Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Det betyr at de har lavt energiforbruk og lang rekkevidde, men kan bare overføre små datamengder. Dermed skiller de seg fra Bluetooth, EnOcean eller WLAN, som først og fremst brukes i smarthjem-området for å koble sammen belysning, oppvarming eller underholdningsprodukter over korte avstander.
• I tillegg bruker LoRa og Sigfox lisensfrie frekvensbånd. For disse påløper det ingen lisensavgifter og ingen roamingavgifter. Det betyr ikke at bruken alltid er gratis, avhengig av hvem som stiller den nødvendige infrastrukturen til rådighet. Men som regel er den rimelig.

I tillegg til disse likhetene finnes det noen forskjeller.

Utbredt og allsidig – Hva er SigFox?

Bak SigFox står det franske selskapet med samme navn, som ble grunnlagt i 2009. Det markedsfører stolt sitt «0G-nett» som «the world largest IoT network». For å oppnå høy dekning samarbeider SigFox med lokale nettoperatører i ulike land, og det med stor suksess. Ifølge egne opplysninger oppnår standarden i Tyskland en dekning på 90 prosent og er tilgjengelig i 72 land. Noen store selskaper bruker teknologien, for eksempel til sporing av varer.

En fordel: Siden det ikke påløper frekvenskostnader, er driften svært rimelig. SigFox begrenser imidlertid dataoverføringen til 140 overføringer per dag og 12 byte per melding. I tillegg må kundene anskaffe ny maskinvare dersom de bytter leverandør. Til slutt finnes det flere potensielle ulemper som vi tar for oss separat.

Uavhengige nettverk for datautveksling – Hva er LoRa?

LoRa er en forkortelse for «Long Range». Teknologien ble utviklet av Semtech i California, og spres av LoRa Alliance, en ideell organisasjon som nå består av rundt 500 selskaper.

Som SigFox retter LoRaWan seg mot brukere som ønsker å koble sammen enheter over store avstander og sende små datapakker. I dette tilfellet må de imidlertid bygge opp sin egen infrastruktur eller samarbeide med lokale leverandører. Derfor brukes standarden fortrinnsvis i geografisk avgrensede områder.

En potensiell fordel med LoRa er høy datasikkerhet. Med ditt eget LoRaWan-nettverk kan du sikre at kritiske data ikke kommer på avveie. Du har et lukket system. Hvis du bygger opp infrastrukturen helt selv, trenger du heller ikke å betale noe for driften.

Interessant å vite: I forbindelse med LoRaWan brukes ofte betegnelsen «åpen». Helt korrekt er dette ikke, for for et slikt nettverk trenger du den tilhørende brikken fra «Semtech». Du er altså også med LoRaWan avhengig av én leverandør. I tillegg kommer avhengigheten av bestemt maskinvare. Denne er som regel mer uttalt ved overføringsteknologier som bruker det ulisensierte frekvensspekteret.

Sigfox og LoRa er egnet for disse bruksområdene

Enten det er NB-IoT, SigFox, LoRa eller LTE-M, er hver LPWAN-radiostandard egnet for ulike bruksområder.

Applikasjoner for SigFox

SigFox er en svært allsidig teknologi. Den brukes blant annet innen følgende områder:

• Smart City: Ved hjelp av en kombinasjon av SigFox og sensorer kan man samle inn måleverdier, for eksempel for luftfuktighet eller temperatur, og fjernovervåke vanninstallasjoner.
• Forsyning: Forsyningsselskaper satser i økende grad på såkalt Smart Metering. Det betyr at målere overfører forbruksdata direkte til leverandøren. Den tidkrevende avlesningen bortfaller. På dette området utmerker SigFox seg med høye sikkerhetsstandarder og god bygningspenetrasjon. Tross alt skal data om strømforbruk ikke havne i hendene på hvem som helst, og målere befinner seg gjerne i kjelleren.
• Smart Farming: Også i moderne landbruk brukes sensorer og trådløse standarder for å måle og overføre data. Det kan for eksempel være data om jordfuktighet eller temperatur. Bønder kan, basert på disse dataene, optimalisere arbeidsprosesser, redusere kostnader og redusere bruken av gjødsel. I denne sammenhengen snakker man om Smart Farming.
• Sporing: Til slutt bruker selskaper SigFox til sporing av varer eller kofferter. Standarden er imidlertid i denne sammenhengen bare et godt valg dersom enkelte forutsetninger er oppfylt. SigFox muliggjør nemlig ikke sporing i sanntid.

Applikasjoner for LoRa

Et LoRaWan-nettverk egner seg også for Smart City-formål, for eksempel for

• Nivåmålinger av søppelbøtter
• Måling av CO₂-Lønn, temperatur og luftfuktighet
• Bruk av parkeringssensorer for å finne parkeringsplass

Inne i store bygninger kompletterer teknologien for eksempel WLAN. Som et Low Power Wide Area Network har den nemlig den nødvendige rekkevidden til å overføre data fra kjelleren opp til 10. etasje og tilbake.

I tillegg utmerker den seg med god bygningsgjennomtrengning. Det betyr at den ikke lar seg forstyrre av tykke vegger på veien mellom kjelleren og 10. etasje. Derfor egner et LoRaWan-nettverk seg også godt når du vil overføre data i en industrihall.

Vil du vite mer om hvor teknologien brukes med suksess? Du finner use cases for LoRaWan på den Nettstedet til LoRa Alliance.

Viktig: Bruk av frie frekvenser ved dataoverføring gir riktignok kostnadsfordeler. Det er imidlertid lovpålagt at ingen enhet får belaste mer enn 1 % av frekvensbåndet. Derfor egner standarder som bruker det ulisensierte frekvensspekteret seg ikke for nødanropsteknologier.

Sammendrag

Du ser at når det gjelder use cases, er det mange overlapp mellom SigFox og LoRa. Likevel skiller de to seg fra hverandre på sentrale punkter.

Det Sigfox har foran LoRa, er først og fremst at det bygger på eksisterende infrastruktur. Det kan imidlertid også være en ulempe. Særlig når bedrifter eller organisasjoner overfører svært sensitive data, har et lukket LoRaWan-nettverk fordeler.

NB-IoT, LTE-M: Sammenligning med andre teknologier

Ved siden av LoRa og SigFox setter to nye LPWAN-standarder innen tingenes internett tonen: Narrowband-IoT og LTE-M. Begge bruker det lisensierte frekvensspekteret, og begge kjennetegnes av høy nettdekning. Store teknologiselskaper i markedet driver utbyggingen målrettet fremover.

SigFox og LoRa sammenlignet med NB-IoT

NB-IoT, eller Narrowband-IoT, ble utviklet av 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Dette er et samarbeid mellom standardiseringsorganer over hele verden. I likhet med SigFox og Lora ble standarden etablert som et LPWAN spesielt for IoT.

Blant de viktigste egenskapene ved NB-IoT er følgende:

• Lang rekkevidde
• Lav båndbredde
• Lavt energibehov
• Høy bygningspenetrasjon, også uten ekstra enheter som en spesialgateway

Kjenner du deg igjen? Faktisk ligner NB-IoT på mange måter på SigFox. Også denne standarden brukes gjerne til Smart City-nettverk, for avlesning av fyllnivåer eller til mobile applikasjoner.

De viktigste forskjellene mellom LoRa, SigFox og NB-IoT er følgende:

• Siden NB-IoT bygger på LTE-nettet, utmerker det seg med svært god nettdekning. Dette gjelder også i utlandet. Hvis Narrowband-IoT ikke er tilgjengelig i en region, kan mange moduler alternativt benytte 2G/3G- eller LTE-M-mobilnett. Roaming med LoRaWan-nettverk er derimot svært vanskelig, og med SigFox mulig i begrenset omfang.
• Overføringskvaliteten drar også nytte av at NB-IoT bruker lisensierte nett.
• NB-IoT har bedre bygningspenetrasjon enn Sigfox og LoRa.
• Energiforbruket til Narrowband-IoT er svært lavt.

NB-IoT er utviklet for små datamengder. Disse er imidlertid store nok til for eksempel å gjennomføre firmware-oppdateringer på en modul.

SigFox og LoRa sammenlignet med LTE-M

LTE-M er et Low Power Wide Area-nettverk som også er basert på LTE-nettet.

Den kjennetegnes av følgende egenskaper:

• lang rekkevidde
• god bygningspenetrasjon
• lavt energiforbruk
• lav latenstid
• muliggjør også overføring av mellomstore datapakker

I en direkte sammenligning har LTE-M lignende fordeler sammenlignet med SigFox og LoRa som NB-IoT. I tillegg kommer et annet aspekt: Som den eneste teknologien som er nevnt så langt, egner den seg for sanntidssporing av mobile gjenstander. Dette skyldes to egenskaper:

• Lav latens: Sanntid og høy latens utelukker hverandre. Med LTE-M er det mulig å registrere hvor en enhet befinner seg på et bestemt tidspunkt. Hvis du bruker SigFox eller NB-IoT, må du leve med forsinkelser.
• Handover: Den såkalte handover-funksjonen trer i kraft når tilkoblede enheter bytter fra én mobilcelle til en annen. LTE-M opprettholder i dette tilfellet forbindelsen. Med andre teknologier må enheter koble seg til på nytt hver gang, noe som igjen fører til forsinkelser.

På grunn av disse forutsetningene brukes LTE-M gjerne til mobile applikasjoner, for eksempel til sporing i leverandørkjeden. I tillegg er taleoverføring mulig med LTE-M. Derfor egner standarden seg for nødanropssystemer, for eksempel i heiser.

Den eneste ulempen per i dag: Nettdekningen for LTE-M og NB-IoT er ennå ikke sammenlignbar med den eldre, godt utbygde G2-teknologien. Særlig i landlige områder må brukere regne med hull i dekningen, noe som kan påvirke sporingen negativt.

Egner SigFox og LoRa seg for sporing av elsykler?

SigFox og LoRa, henholdsvis LoRaWan, har sin berettigelse og kan, avhengig av bruksområde, være et reelt alternativ til andre standarder. Særlig LoRaWan blir av mange aktører i markedet sett mindre som en konkurrent og mer som et supplement til standarder med lisensierte frekvensbånd.

Men hvordan er det med sporing for tyveribeskyttelse? Her egner begge seg bare i begrenset grad på grunn av følgende ulemper:

Dette betyr: SigFox- og LoRaWan-nettverk kan brukes til å spore mobile enheter, men bare dersom kontinuerlig overføring i sanntid ikke er avgjørende. Hvis du vil informere kundene med jevne mellomrom om hvor for eksempel kofferten deres befinner seg, kan SigFox være et alternativ. Hvis du vil gi dem muligheten til å spore opp en stjålet sykkel eller elsykkel, er denne løsningen ikke optimal.

Likevel finnes det leverandører som bruker SigFox eller LoRaWan til tyverisikring. Vi fraråder deg et slikt system. Det finnes tross alt et alternativ som pålitelig forteller deg hvor kjøretøyet ditt befinner seg akkurat nå.

2G-teknologi: Fortsatt den beste standarden for GPS-sporing som tyveribeskyttelse

Hvis verken SigFox eller LoRa, eller LoRaWan, egner seg for GPS-sporing av elsykler, hva er da den riktige løsningen?

Akkurat nå er det en teknologi vi ennå ikke har snakket om: 2G. Denne standarden er en ekte «gammel traver». Den har tross alt eksistert siden 90-tallet. Derfor ligger den (fortsatt) foran alle andre radioteknologier i IoT-segmentet når det gjelder nettdekning. At det med 2G bare kan overføres svært små datapakker, spiller ingen stor rolle for GPS-sporing av kjøretøy.

Derfor satser PowUnity med deres GPS-Tracker GPS-tracker for elsykler på 2G – for sikkerhet og sporing i sanntid uten kompromisser og tyveribeskyttelse uten hull.

Konklusjon – LoRa og Sigfox

Til syvende og sist er det i 2021 vanskelig å forutsi hvilken rolle LoRa fra Semtex og SigFox vil spille i tingenes internett i fremtiden.

Begge har fordeler, fra lave kostnader til muligheten for å bygge et eget nettverk for (kritiske) data. Begge brukes med suksess til ulike IoT-applikasjoner, fra smarte byer til sporing i logistikkbransjen og tilknytning i landbruket. Delvis supplerer de andre Low Power Wide Area Networks med sine spesifikke egenskaper. Hver standard har også sin egen lobby, som for eksempel LoRa Alliance, og sine egne tilhengere.

Det finnes imidlertid uten tvil betydelige ulemper sammenlignet med LPWAN-konkurrenter som NB-IoT eller LTE-M. Dette inkluderer at nettdekningen er begrenset, at overføringen delvis er sårbar for forstyrrelser, og at maskinvaren som regel må byttes ut ved leverandørbytte.

For sporing av elsykler som tyverisikring er verken SigFox eller LoRa et alternativ. Spesielt på dette området er faktorer som høy nettdekning, sporing i sanntid og lav latenstid avgjørende – i hvert fall hvis du ikke vil inngå kompromisser når det gjelder sporing. Om dette noen gang vil endre seg, er tvilsomt.