Intervento tecnico presentato a Illuminotronica 2017: un confronto tra i protocolli Long Range

1. Protocolli Long Range:
Diffusione, benefici, svantaggi
a cura di
Ing. Fabio Gatti

2. Architettura di riferimento
Fonte: piattaforma Azure - Microsoft

3. Soluzioni Short-range
 Alcuni dispositivi accedono al cloud collegandosi ad un
gateway locale…

4. Soluzioni Long-Range
 Alcuni dispositivi accedono al cloud collegandosi alla
rete di un operatore…
Network Operator
Cloud
Network Operator
Cloud
Network Operator
Cloud

5. data and monitoring
data and monitoring
 Sono possibili diverse soluzioni per il medesimo caso
d’uso in funzione delle specifiche di progetto.
Casi d’uso

6. bluetooth
802.15.4
WI-FI
range
throughput
Sigfox
Lorawan
NB-IOT
4G
10m 100m 1-10Km
Tecnologie: throughput vs. range

7. Protocolli
Long Range
Cellular
LTE
NB-IOT
LPWAN
Sigfox
Lorawan
…
Protocolli Long Range

8. NB-IOT: caratteristiche principali
Caratteristiche principali:
 Standard 3GPP Consortium per connessione dati a basso throughput/basso
consumo
 Peak Data rate DL ridotto a 180kbps (typ: decine di Kbps sia UL/DL)
 Durata batteria > 10 y nel caso di modello di traffico con max 200 byte/day
(feature PSM/eDRX in rel. 13)
 Latenza max < 10 sec
 Numero terminali: 50K ue/ settore
 MCL 164dB
 Supporto positioning OTDOA (rel. 14)

9. NB-IOT: occupazione spettrale
3 possibili modalita’ di deployment in rete
 Stand Alone
 Guard band
 In band
Risultati di simulazione di deployment in band / guard band:
impatto trascurabile su rete LTE

10. Soluzioni LPWAN
 Utilizzano bande unlicensed dello spettro
 Normalmente accedono in modo casuale alla rete (protocollo Aloha)
 Hanno potenze trasmesse e un consumo energetico modesto
 Esistono limitazioni alla potenza e al duty cycle
Fonte dati: Keysight

11. Lo spettro RF: un condominio affollato
 Ci sono molte tecnologie che accedono a bande comuni RF
 Possono essere presenti disturbi (auspicabile effettuare un site survey!)
Fonte dati: Keysight

12. LPWAN: alcuni esempi
 Rete a copertura geografica (esistono alcuni paesi non coperti)
 Trasmissione Ultra Narrow Band (UNB), banda 100Hz
 Velocita di tx 100bps
 Limitazione: 140 messaggi/giorno (6 mess/ora), max 12byte
 Tecnologia prevalentemente uplink
 Downlink possibile con active polling (4 messaggi/giorno)
 Localizzazione GPS-free: precisione variabile, da 500m a qualche km
Fontedati:Sigfox

13. LPWAN: alcuni esempi
 Copertura: LoraAlliance + operatori locali
 Possibile una architettura con gateway
 Modulazione chirp proprietaria by Semtech
 Parametri di modulazione adattabili (tradeoff numero di messaggi / link budget)
 Tecnologia bidirezionale
 Localizzazione GPS-free: precisione variabile, da 500m a qualche km
(CoperturaRMproviderUnidata)

14. Tecnologie: vista di insieme

15. Facciamo il punto
Parametri da considerare:
 Tipo di applicazione (quanti dati devo trasmettere, con quale frequenza)
 Copertura (locale o geografica)
 Consumo energetico (batteria o PSU)
 Costi (subscription fee, costo per messaggio, certificazione)
 Il dispositivo deve rispettare diverse regolamentazioni
Esistono diverse soluzioni disponibili da subito, la scelta
dipende dalle specifiche di progetto

17. Vuoi approfondire qualche dettaglio tecnico?
Vuoi discutere della tua applicazione ?
Vi aspetto nell’area IOT Mouser !
e per chi vuole andare piu’ in profondità…

18. I prossimi appuntamenti…
Venerdi 13 Ottobre
 Ore 12:00 Agora IOT: facciamo chiarezza