Il concetto alla base dell'Internet of Things, o IoT, è che la "cosa" X effettua misurazioni sulle prestazioni e/o sull'ambiente circostante e trasmette questi dati al gateway Internet Y. Questo concetto è particolarmente adatto al monitoraggio basato sulle condizioni, alle tecnologie di manutenzione predittiva e al monitoraggio ambientale. Ma come fanno i dati ad andare dal punto X al punto Y?
Il WiFi può andare bene per trasmissioni con una portata limitata, ma per distanze maggiori è consigliabile utilizzare una connessione cellulare 5G o la tecnologia LoRa e il protocollo LoRaWAN (Long Range Wide Area Network).
Entrambe le tecnologie presentano vantaggi e svantaggi e la scelta dipende da una serie di fattori. In questo articolo esamineremo vari aspetti da considerare nella scelta tra la tecnologia LoRa e una connessione cellulare 5G.
Rate dati (5G decisamente in vantaggio)
Per esigenze di rate dati elevato in uscita dalla "cosa" IoT, non c'è alcun dubbio: il 5G ha vittoria facile. La velocità di trasmissione è in genere di molte decine di megabit al secondo e, nelle giuste condizioni, può raggiungere l'ordine dei gigabit. Teoricamente, LoRa può raggiungere velocità di trasmissione fino a 20 kilobit al secondo, ma in genere le velocità sono molto inferiori e i dati vengono inviati in brevi sequenze. Il protocollo LoRaWan trasmette in una sola direzione alla volta e dà priorità alle trasmissioni sulla tratta ascendente, dall'end-point al gateway IoT. Quindi, per esigenze di comunicazione audio o video oppure di un flusso costante di dati, il 5G è in genere preferibile alla tecnologia LoRa.
Latenza (5G in vantaggio)
Come per il rate dati, il 5G ha in genere il vantaggio della reattività. A seconda dell'operatore e delle condizioni, la latenza 5G può essere nell'ordine dei 10 millisecondi. Sebbene sia superiore a quella delle connessioni Ethernet cablate o WiFi, è comunque abbastanza buona e il ritardo può passare inosservato nella maggior parte delle applicazioni.
Il protocollo LoRaWAN, tuttavia, viene in genere implementato in modo che il dispositivo finale trascorra la maggior parte del tempo in modalità di sospensione, attivandosi in modo intermittente per inviare e ricevere messaggi. Ciò significa che è possibile ricevere aggiornamenti o inviare messaggi a un nodo LoRaWAN a intervalli di pochi minuti o meno. LoRaWAN può essere implementato come Classe C, con i nodi finali continuamente in ascolto dei messaggi. Tuttavia, questa opzione va a svantaggio della durata della batteria e di solito viene utilizzata solo in via temporanea.
LoRaWAN non è quindi la scelta migliore per esigenze di trasmissione istantanea dei dati. Risulta utile quando è necessario conoscere statistiche che cambiano lentamente, come la temperatura o il livello dell'acqua, se un dispositivo si è registrato con un segnale heartbeat o per statistiche di monitoraggio basate su condizioni in cui il fattore tempo non è determinante.
Spesa in conto capitale e costi correnti (LoRaWAN in vantaggio)
LoRa funziona su lunghezze d'onda prive di licenza (negli Stati Uniti, tra 902 e 928 MHz) ed è quindi utilizzabile da chiunque, senza costi aggiuntivi. I modem cellulari richiedono, per la loro stessa natura, l'infrastruttura dell'operatore e quindi un abbonamento. Aziende come Hologram e Adafruit offrono opzioni a prezzi ragionevoli per portare un progetto sulla rete cellulare, ma il servizio è comunque un costo corrente.
Una connessione cellulare presenta certamente una maggiore facilità di implementazione. È possibile ottenere assistenza per la creazione di una rete LoRaWAN tramite organizzazioni come The Things Network, ma per implementare e avviare una rete LoRaWAN è comunque necessario assimilare una serie di concetti. I provider di telefonia mobile hanno già un'infrastruttura esistente, utilizzabile a pagamento. Anche se visibilmente più dispendioso in termini di costo dei servizi, se l'uso di un provider di telefonia mobile permette di evitare le difficoltà della configurazione iniziale e della manutenzione continua, è una spesa che dovrebbe essere prese in considerazione.
Durata della batteria e consumo energetico (LoRaWAN in vantaggio)
Sia i dispositivi cellulari 5G che i trasmettitori LoRaWAN possono passare alla modalità di sospensione in base alle esigenze, attivandosi solo per trasmettere dati. Tuttavia, il protocollo LoRaWAN è in grado di inviare segnali in modo molto efficiente per massimizzare la portata di trasmissione rispetto alla corrente di uscita effettiva. I segnali LoRaWAN sono progettati per essere brevi e possono anche non utilizzare un segnale di conferma da parte del gateway, preservando lo spazio RF e la durata della batteria. Lo svantaggio è che potrebbero andare persi segnali chiave che non si ripeteranno, un compromesso che dovrebbe essere preso in considerazione nella scelta tra un'infrastruttura 5G o LoRaWAN.
Portata (5G in vantaggio, solitamente)
Data la diffusione della tecnologia cellulare, in molte situazioni la portata delle apparecchiature 5G è praticamente illimitata. Tuttavia, LoRaWAN è teoricamente in grado di trasmettere dati a 850 km di distanza nello spazio libero ed è stato testato per oltre 200 km per via terrestre in condizioni ideali. La portata del protocollo LoRaWAN è molto inferiore, soprattutto all'interno.
D'altra parte, è possibile posizionare in modo strategico i gateway, che a loro volta possono utilizzare la tecnologia 5G, per ottimizzare la copertura LoRaWAN. Con LoRaWAN è anche possibile utilizzare una rete mesh per estendere la portata del segnale, facendolo rimbalzare da un nodo all'altro, e in alcune aree la copertura cellulare è sicuramente instabile o inesistente. Il 5G vince palesemente il confronto, ma ci sono delle eccezioni.
Quando utilizzare il 5G o LoRa
In sintesi, per applicazioni che richiedono una velocità di trasmissione dati molto elevata in cui la durata della batteria non è un problema, il 5G è molto probabilmente la scelta migliore. Per i dispositivi che devono rimanere sul campo per molti giorni, mesi o addirittura anni per controllare alcune informazioni, il protocollo LoRaWAN potrebbe essere la soluzione migliore.
