Τα δισεκατομμύρια μικρών υπολογιστών που απαρτίζουν το Δίκτυο των Πραγμάτων, χρειάζεται να επικοινωνούν μεταξύ τους και με κεντρικά συστήματα επεξεργασίας. Οι γνωστές τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών δεν ήταν κατάλληλες για αυτό το ρόλο και έτσι δημιουργήθηκαν νέες.

Μερικά πράγματα μένουν στο συρτάρι και ξεχνιούνται. Κάπως έτσι, εστιάζοντας την προσοχή μας σε τομείς του Internet of Things που βρίσκονται πιο συχνά στο προσκήνιο, ξεχνάμε ότι στο παρασκήνιο, εκεί που συνήθως ζουν οι ομάδες των ειδικών που λαμβάνουν τις αποφάσεις σε τεχνικό επίπεδο, εξελίσσεται μια μάχη ανάμεσα σε σχετικά νέες τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών.

Το ευρύτερο πλαίσιο που ανήκουν οι νέες τεχνολογίες είναι γνωστό ως Low Power Wide Area και περιλαμβάνει κάποιες περισσότερο και κάποιες λιγότερο γνωστές. Η εμπορική χρήση της τεχνολογίας 5G πρόσθεσε πρόσφατα μια νέα επιλογή, αλλάζοντας ισορροπίες που είχαν δημιουργηθεί μεταξύ των προηγούμενων τεχνολογιών NB-IoT και LoRaWAN. Η εικόνα που μας δίνει το Statista μέχρι και το πρώτο μισό του 2020 είναι ένα σχεδόν ισοδύναμο μοίρασμα της αγοράς μεταξύ των τεχνολογιών NB-IoT και LoRaWAN με ποσοστά 44% και 41% αντίστοιχα. Είναι δε ενδιαφέρον ότι η πρόβλεψη μέχρι και το 2025 διατηρεί αυτήν την ισορροπία προσθέτοντας ελάχιστο μερίδιο, μόλις 1%, στην τεχνολογία 5G, η οποία από το 3% που βρίσκεται σήμερα αναμένεται να φτάσει το 4%. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, αυτή η υστέρηση δεν έχει κυρίως ως αιτία τεχνικά μειονεκτήματα της τεχνολογίας 5G, αλλά τους αργούς ρυθμούς που η αγορά αναμένει ότι η τεχνολογία αυτή θα γίνει αποδεκτή και επομένως εξίσου οικονομική με τις άλλες δύο.

Μια πιο αισιόδοξη ματιά σε ορίζοντα πενταετίας για το 5G μας δίνει Ηλίας Αραβαντινός, freelance analyst και υπ. Διδάκτορας στο τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών του ΕΚΠΑ «Καθώς η τρέχουσα εστίαση του 3GPPP φόρουμ είναι στην ανάπτυξη ενός νέου ευρυζωνικού 5G οικοσυστήματος για τα επόμενα 5 χρόνια, τεχνολογίες όπως NB-IoT και LoRaWAN ίσως δυσκολευτούν να προσαρμοστούν στις προδιαγραφές και τα πρωτόκολλα. Η LoRaWAN θεωρώ ότι έχει προβάδισμα καθώς έχει ήδη προσαρμοστεί στις ΙοΤ προδιαγραφές καλύπτοντας μια πληθώρα συχνοτήτων».

Μόλις 4 χρόνια πριν η επιλογή στην Ελλάδα ήταν μία
Συζητώντας με τον Μανώλη Νικηφοράκη τον Απρίλιο του 2017, είχε εστιάσει την προσοχή μας στο γεγονός ότι η μόνη ευρέως γνωστή τότε τεχνολογία που προτείνονταν για υλοποιήσεις έργων ήταν το 2G. Θα ήταν μάλλον άδικο να πούμε ότι η τεχνολογία ήταν ακατάλληλη, καθώς τα έργα που υλοποιούνταν ήταν κυρίως έργα τηλεματικής, τα οποία αργότερα εντάχθηκαν κάτω από την ομπρέλα του IoT, γιατί για μεγάλο χρονικό διάστημα, δεν υπήρχαν άλλα στην Ελλάδα.

Ήδη τεχνολογίες LPWA, όπως Sigfox, LoRa, Ingenu, Weightless με πολύ καλύτερα χαρακτηριστικά από την τεχνολογία GSM και με πολύ χαμηλότερο κόστος σε hardware, είχαν ξεκινήσει να χρησιμοποιούνται σε πιλοτικά έργα, όπως ένα πρωτοποριακό έργο που λειτουργούσε στο Διεθνή Αερολιμένα Αθηνών. Στόχος του έργου ήταν η μέτρηση των ρύπων και του θορύβου που δημιουργούσε η κίνηση κυρίως των αεροπλάνων.

Ο ερχομός του 3G και στη συνέχεια του 4G δεν άλλαξε τα δεδομένα, στο 3G δεν είχε γίνει πρόβλεψη για LPWA και στο 4G, το κόστος υλοποίησης παρέμενε υψηλό και η τεχνολογία ακατάλληλη για να μεταφέρει μικρούς όγκους δεδομένων σε τακτά χρονικά διαστήματα. Επιπλέον, ο εξοπλισμός 4G ήταν περισσότερο ενεργοβόρος με αποτέλεσμα να μειώνεται η αυτονομία των ασύρματων αισθητήρων και μικροϋπολογιστών που αποτελούσαν τα αισθητήρια του οικοσυστήματος IoT. Το κενό είχε γίνει αντιληπτό από την αγορά των μεγάλων τηλεπικοινωνιακών παρόχων και κατασκευαστών, οι οποίοι έβλεπαν να χάνουν έδαφος και έτσι τον Ιούνιο του 2016, η 3GPP παρουσίασε το νέο πρότυπο NB-IoT, το οποίο ήταν συμβατό με τον υπάρχοντα εξοπλισμό των παρόχων και επιπλέον είχε πολύ καλύτερα χαρακτηριστικά για να εξυπηρετήσει έργα IoT σε σχέση τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούσαν ήδη.

Μάλιστα, το Οκτώβριο του 2017, η Vodafone Ελλάδας έγινε η πρώτη εταιρεία που έκανε μια επίδειξη των δυνατοτήτων της νέας τεχνολογίας ως demo στο χώρο ενός τηλεπικοινωνιακού συνεδρίου. Η εταιρεία δεν είχε κάνει ακόμα αναβάθμιση του εξοπλισμού της, ώστε η υπηρεσία να είναι εμπορικά διαθέσιμη. Η εμπορική διάθεση της υπηρεσίας στην Ελλάδα ξεκίνησε δύο χρόνια αργότερα και όπως βλέπουμε σε μια έκθεση της GSA τον Μάρτιο του 2019, 100 τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι είχαν ανακοινώσει λύσεις NB-IoT μέχρι τότε, και έφτασαν τους 142 το Σεπτέμβριο της ίδιας χρονιάς. Επομένως, το NB-IoT άργησε να μπει στον ανταγωνισμό, γεγονός που άφησε περιθώρια σε άλλες τεχνολογίες να δείξουν την αξία τους και να αποκτήσουν υποστηρικτές στην αγορά.

LoRaWAN συναγωνιστής ή ανταγωνιστής;
Σε μια μελέτη της ABI Research που δημοσιεύει η LoRa Alliance, γίνεται εμφανές ότι οι τεχνολογίες LoRaWAN και NB-IoT έχουν σε αυτήν τη φάση την προσοχή της αγοράς και αναμένεται να καλύψουν της ανάγκες της τα ερχόμενα χρόνια. Το LoRaWAN είναι ένα ανοιχτό σύστημα, το οποίο αναπτύχθηκε και τυποποιήθηκε από την LoRa Alliance, έναν μη κερδοσκοπικό οργανισμό με περισσότερες από 500 εταιρείες μέλη. Το NB-IoT σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε για να κρατήσει μέσα στον ανταγωνισμό τους κραταιούς κατασκευαστές και εταιρείες τηλεπικοινωνιών. Και οι δύο τεχνολογίες, σύμφωνα με την ABI Research, μπορούν να προσφέρουν εφάμιλλο Quality of Service, ενώ η ίδια μελέτη υποστηρίζει ότι εφαρμογές που απαιτούν περισσότερο συχνές μεταφορές δεδομένων θα εξυπηρετηθούν καλύτερα από το NB-IoT με τίμημα όμως το υψηλότερο Total Cost of Ownership (TCO). Το βασικό μειονέκτημα του NB-IoT, δεδομένου ότι είναι ένα σύγχρονο πρωτόκολλο, είναι η υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σχέση με το LoRaWAN που είναι ασύγχρονο.

Ανάλογα με το είδος της εφαρμογής, τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε τεχνολογίας αποκτούν διαφορετικό ειδικό βάρος. Για παράδειγμα σε indoor εφαρμογές, έχει αποδειχτεί ότι το LoRaWAN έχει καλύτερη διεισδυτικότητα, οπότε και η αξιοπιστία είναι καλύτερη, αλλά και η κατανάλωση ενέργειας μικρότερη, γιατί δεν χρειάζεται υπερπροσπάθεια για την επικοινωνία των συσκευών με τους δέκτες.

Ωστόσο, μια διαφορά που θα μπορούσε να είναι ειδοποιός, είναι η ποικιλία του διαθέσιμου εξοπλισμού για LoRa, δεδομένου μέχρι και τον Απρίλιο του 2019 είχαν ήδη εγκατασταθεί περισσότερα από 113 LoRaWAN δίκτυα σε περισσότερες από 55 χώρες, ενώ όπως έχουμε αναφέρει την ίδια περίοδο το NB-IoT μόλις είχε αρχίσει να γίνεται εμπορικά διαθέσιμο. Το αποτέλεσμα είναι ότι στο εμπόριο είναι διαθέσιμες περισσότερες από 118 συσκευές που είναι συμβατές με LoRA σε σχέση με τις 43 συσκευές που είναι διαθέσιμες για NB-IoT. Το λογικό είναι ότι κάποια στιγμή η ψαλίδα θα κλείσει, αλλά για εταιρείες που επείγονται να υλοποιήσουν κάποιο έργο, σε αυτήν τη φάση η τεχνολογία LoRA δίνει περισσότερες επιλογές.

Τι μας δείχνουν τα έργα που έχουν υλοποιηθεί
Η τεχνολογία LoRA έχει προτιμηθεί για έργα που έχουν σχέση με smart metering σε καύσιμα και δίκτυα νερού. Η Κίνα, η οποία αξιοποίησε την τεχνολογία LoRA από τα πρώτα της βήματα, την έχει χρησιμοποιήσει σε μεγάλα smart metering έργα, με αποτέλεσμα να απορροφήσει το 68% των chips που διατέθηκαν στην αγορά το 2018. Την ίδια χρονιά, μια θυγατρική εταιρεία της γαλλικής Veolia, υπέγραψε μια συμφωνία με την Orange Business Services για 3 εκατομμύρια έξυπνους μετρητές νερού, πάνω σε δίκτυο LoRaWAN. Ένας δεύτερος τομέας εφαρμογών που η τεχνολογία LoRa φαίνεται να υπερτερεί είναι τα έξυπνα κτίρια. Οι παράγοντες που έχουν παίξει το σημαντικότερο ρόλο σε αυτήν την εικόνα, είναι η ποικιλία των συσκευών LoRa και η αποτελεσματικότερη χρήση της σε κλειστούς χώρους.

Οι εφαρμογές που απαιτούν μεγάλη γεωγραφική κάλυψη είναι πιο κοντά στην τεχνολογία NB-IoT, δεδομένου ότι αξιοποιεί τα υπάρχοντα δίκτυα των τηλεπικοινωνιακών παρόχων. Για παράδειγμα ο έλεγχος παραμέτρων σε οχήματα που βρίσκονται σε κίνηση, είναι μια εφαρμογή που ταιριάζει καλύτερα στην τεχνολογία NB-IoT. Πολλά από τα έργα αυτά προϋπήρχαν, βασιζόμενα σε υπηρεσίες fleet management και τώρα υπάρχει η δυνατότητα να βελτιστοποιηθούν παρέχοντας περισσότερη πληροφορία από αισθητήρες που είναι τοποθετημένοι στο όχημα.

Στις εφαρμογές αυτοματοποιημένων καλλιεργειών, οι δύο τεχνολογίες ισορροπούν, οπότε η ειδοποιός διαφορά θα είναι το TCO που σε μεγάλο βαθμό εξαρτάται από τις χρεώσεις των τηλεπικοινωνιακών παρόχων. Η λογική λέει ότι οι κοινότητες μικροκαλλιεργητών θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν ένα δίκτυο LoRaWAN και να μην εξαρτώνται από τηλεπικοινωνιακό πάροχο, ενώ μεγάλες καλλιεργητικές μονάδες που ενδεχομένως έχουν εκτάσεις σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, θα μπορούσαν να εξυπηρετηθούν καλύτερα από ένα συμβόλαιο υπηρεσιών NB-IoT.
Γενικότερα, οι δύο τεχνολογίες αναμένεται για τα ερχόμενα χρόνια να παίξουν τους κεντρικούς ρόλους στην υλοποίηση λύσεων IoT, καθώς το 5G θα προσπαθεί να αυξήσει το μερίδιο του. Όταν όμως θα συμβεί αυτό ποιοι θα είναι οι παράγοντες που θα το κάνουν ανταγωνιστικό απέναντι στις δύο LPWA τεχνολογίες;

Το NB-IoT είναι ένα υποσύνολο στο ευρύτερο πλαίσιο τεχνολογιών 5G
Το οικοσύστημα κατασκευαστών και τηλεπικοινωνιακών παρόχων υλοποιεί ΝΒ-IoT δίκτυα στο πλαίσιο της μακροπρόθεσμης στρατηγικής 5G IoT. Κοινός τόπος είναι η τυποποίηση που θεωρητικά τουλάχιστον εξασφαλίζει η 3GPP και η χρήση του αδειοδοτημένου φάσματος που έχουν αγοράσει οι πάροχοι. Επομένως, είναι σχετικά εξασφαλισμένο ότι οι οργανισμοί που υλοποιούν αυτήν την περίοδο έργα βασισμένα σε τεχνολογία NB-IoT, όχι μόνο δεν θα χρειαστεί να προχωρήσουν σε νέες επενδύσεις, αλλά θα ωφεληθούν περισσότερο από την αξιοποίηση των δικτύων κορμού της τεχνολογίας 5G.

Σε αυτήν τη φάση των πρώτων βημάτων της τεχνολογίας 5G, η έμφαση είναι κυρίως στη βελτίωση των ταχυτήτων. Σε συνδυασμό με το low latency που προσφέρει η τεχνολογία 5G, τα δύο αυτά πλεονεκτήματα δεν της δίνουν προσωρινά ένα σημαντικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Καθώς, όμως αυτή θα επεκτείνεται σε άλλους τομείς, όπως για παράδειγμα, οι αυτοματισμοί στη βιομηχανική παραγωγή, εκεί το low latency, αλλά και οι ταχύτεροι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων αναμένεται να παίξουν καθοριστικό ρόλο.

Κάτι ανάλογο θα μπορούσε να συμβεί και σε εφαρμογές έξυπνων πόλεων, όπως για παράδειγμα η δυναμική ρύθμιση του φωτεινών σηματοδοτών. Αν θεωρήσουμε ότι οι “αποφάσεις” πρέπει να λαμβάνονται σε πραγματικό χρόνο και συνδυάζουν δεδομένα που προέρχονται από χιλιάδες ή και εκατοντάδες χιλιάδες οχήματα, η τεχνολογία 5G θα μπορούσε να παίξει σημαντικό ρόλο.
Σύμφωνα με το white paper της GSMA “Mobile IoT in the 5G Future”, αλλά και τη μελέτη της LoRa Alliance, οι τεχνολογίες LoRaWAN και 5G αναμένεται να συνυπάρξουν στο μέλλον. Οι απαιτήσεις των εφαρμογών για αποφάσεις πραγματικού χρόνου, είναι αυτές που θα κλείνουν τη ζυγαριά προς το 5G, ενώ εφαρμογές που απαιτούν ανταλλαγή μικρότερων ποσοτήτων δεδομένων σε τακτά χρονικά διαστήματα θα κοιτάξουν περισσότερο προς την πλευρά της τεχνολογίας LoRaWAN και λόγω των χαρακτηριστικών της, αλλά και γιατί προσφέρει χαμηλότερο Total Cost of Ownership.

Η τεχνολογία LoRaWAN στο σύμπαν των κρυπτονομισμάτων
Πίσω στο 2015, δύο Ολλανδοί, ο Wienke Giezeman και ο Johan Stokking, είχαν την ιδέα να δημιουργήσουν ένα παγκόσμιο ανοιχτό δίκτυο βασισμένο στην τεχνολογία LoRaWAN. Το δίκτυο ονομάστηκε The Things Network και σήμερα, παρότι δεν παρουσιάζει το ρυθμό ανάπτυξης που είχε στα αρχικά του στάδια, αριθμεί περίπου 22 χιλιάδες gateways σε 151 χώρες του κόσμου, μια εκ των οποίων και η Ελλάδα με 19 gateways, όλα στην περιοχή της Αττικής.

Η ιδέα του The Things Network σε συνδυασμό με την τεχνολογία blockchain έγινε η βάση για το επόμενο στάδιο εξέλιξης. Κάπως έτσι φτάνουμε στο Helium Blockchain, το οποίο είναι το θεμέλιο για το People’s Network, όπως αποκαλούν οι δημιουργοί του, το παγκόσμιο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο που λειτουργεί ανεξάρτητα από τους κραταιούς τηλεπικοινωνιακούς παρόχους. Το Helium δημιουργήθηκε το 2013 από τους Amir Haleem, Sean Carey και Shawn Fanning και μέχρι το 2019 είχε απορροφήσει χρηματοδοτήσεις περίπου 54 εκατομμυρίων δολαρίων. Αρχικά το project είχε στόχο τη δημιουργία ενός peer to peer παγκόσμιου δικτύου. Το 2019, το Helium project αξιοποίησε την τεχνολογία blockchain και δημιούργησε ένα coin, το HNT, το οποίο πλέον είναι διαπραγματεύσιμο στα ανταλλακτήρια κρυπτονομισμάτων με market cap περίπου 4 δισεκατομμύρια δολάρια και fully diluted valuation στα 8,7 δισεκατομμύρια δολάρια.

Το ενδιαφέρον στο εγχείρημα της Helium είναι ότι για να γίνει κάποιος κάτοχος HNTs δεν έχει μόνο την επιλογή να τα αγοράσει από κάποιο ανταλλακτήριο. Η Helium έχει δημιουργήσει το Helium Hotspot, μια συσκευή που μπορεί να συνδέσει τον κάτοχο της στο People’s Network, το οποίο βασίζεται στην τεχνολογία LoRaWAN. Επιπλέον, το Helium Hotspot επιτρέπει στον κάτοχό του να συνδέσει σε αυτό smart things μέσα στο χώρο του σπιτιού του ή της επιχείρησής του. Σύμφωνα με τα στατιστικά του Helium, τα ενεργά hotspots έχουν φτάσει τα 372.000 σε 152 χώρες σε όλον τον κόσμο και ο ρυθμός ανάπτυξης είναι σταθερός. Την ιδέα του Helium χρησιμοποίησε ως καλούπι η εταιρεία WeatherXM, με στόχο να δημιουργήσει το People’s Weather Network.

Το δίκτυο αξιοποιεί μεταξύ άλλων την τεχνολογία LoRaWAN, καθώς και τεχνολογίες GSM/NB-IoT/Wi-Fi/BLE/GPS. Το gateway σε συνδυασμό με διαφορετικές ποιότητες μετεωρολογικού εξοπλισμού, παρέχεται από την εταιρεία ως λύση με το κλειδί στο χέρι. Ο εξοπλισμός επιτρέπει στον κάτοχο να συλλέγει μετεωρολογικά δεδομένα, τα οποία θα αγοράζει η WeatherXM με αντάλλαγμα tokens. Η αξία των tokens, όπως συνέβη και με το Helium θα γίνει εμπράγματη, όταν αυτά θα μπουν στο ευρύτερο σύμπαν των ψηφιακών νομισμάτων και θα είναι ανταλλάξιμα. Ήδη, στην πιλοτική λειτουργία εκατοντάδες Weather Stations, με τιμή αγοράς που ξεκινά από τα 400 ευρώ, στέλνουν τα δεδομένα τους στη WeatherXM και εκατοντάδες ακόμα ενδιαφερόμενοι βρίσκονται σε λίστα αναμονής.