IoT onze netwerkproviders gaan door

We schrikken inmiddels niet meer van netwerkbenamingen als LoRa, Sigfox en The Things Network. De grote steden hadden een voortrekkersrol met The Things Network. Al snel daarna kwam ook KPN met haar landelijk LoRa netwerk en ook Sigfox liet in dit tijdsbestek van zich horen. Toen op 8 juni 2016 T-Mobile haar eerste testen deed met een nieuw netwerk genaamd Narrowband IoT (NB-IoT) kon de gemiddelde IoT technologievolger nog niet vermoeden dat deze netwerktechnologie grote gevolgen zou gaan krijgen.

Inmiddels wordt er steeds meer duidelijk, T-Mobile zet door in deze ontwikkeling en ook Vodafone heeft haar plannen op NB-IoT gelanceerd. Begin december 2016 zocht ook KPN de publiciteit. KPN voert testen uit met LTE-M dat zij naast LoRa in de markt willen zetten. In mijn vorige blog lichtte ik al een tipje van de sluier op, het gaat hierbij om de gelicenseerde netwerken. Deze netwerken worden (prijstechnisch) hoger in de markt gepositioneerd dan de nu volop uitgerolde technieken gebaseerd op LoRa of Sigfox technologie, werkend in de 868 frequentieband. Om het niet al te gemakkelijk te maken zijn er verschillende varianten op komst in de NB-IoT band, laten we dit eens verder uitdiepen.

5G technologie en IoT

De techniek is gebaseerd op LTE netwerken die als basis dienen voor de huidige 4G technologie en ook voor de toekomstige 5G technologie. De behoefte aan mobiel internet is gigantisch en daarmee is de ontwikkeling naar deze breedbandige technologie een logische stap. In de LTE netwerken is nog wel wat ruimte over om gebruik te maken van andere technieken zoals IoT. In LTE termen wordt dit Machine Type Communication (MTC) genoemd. MTC is weer onder te verdelen in de Critical en Massive varianten. De Critical variant wordt het 'neusje van de zalm' op IoT gebied, maar is voorlopig nog niet leverbaar. Het netwerk houdt bij met welke cellen C-MTC apparaten verbonden zijn en reserveert resources zodat apparaten direct beschikbaar zijn (toegangstijd 1 á 2 ms).

NB-IoT dat wordt spannend…
De Massive variant is net als de bestaande ongelicenseerde netwerken ontworpen om af en toe kleine hoeveelheden data te versturen. Ook hier kennen we weer meerdere varianten, namelijk de NB-IoT en de eMTC (enhanced machine Type Communication). Een bijzonderheid is dat beide varianten maximaal 2000 losse transfers kunnen stapelen waarmee 100x sterker signaal ontstaat. Hiermee worden apparaten in kelders en onder vloeren van gewapend beton bereikbaar voor de zendmasten. Bij de LTE ontwikkeling werkt men met releases. In nieuwe releases wordt gewerkt aan verbeterde positiebepaling, onderlinge communicatie tussen devices en een variant voor smart wearables (smartwatches, fitnessbanden en Augmented reality brillen). Het IoT device zal voor smalbandige communicatie zijn IoT netwerk gebruiken en als er meer bandbreedte nodig is zal het device via de smartphone communiceren.

Hoe ver zijn onze providers?
Zoals gezegd is KPN aan het testen met LTE-M (dit is eMTC). Op dit moment het meest vooruitstrevende netwerk met een bereik van maar liefst 100 kilometer en een 6x hogere bandbreedte (1.080MHz) dan NB-IoT varianten. Nadeel is wel dat de batterijen maar enkel jaren meegaan. KPN verwacht eind dit jaar LTE_M op het bestaande 4G netwerk uit te rollen. Zowel Vodafone als T-mobile rollen in 2017 een landelijk dekkend netwerk gebaseerd op de 'lichtere' variant NB-IoT uit. De specificaties zijn met een bandbreedte 150kHz en bereik circa 35 kilometer overigens respectabel. Er komen mooie tijden aan, de Critical variant houden we nog even tegoed!

IoT en de verschillende mobiele netwerken

Dagelijks worden vele sensoren bijgeplaatst in het IoT landschap, en dat is een goede zaak. Vooruitstrevende IoT netwerken krijgen upgrades en ook nieuwe netwerktechnologieën worden geïntroduceerd. Er is volop leven in de IoT brouwerij, voor praktisch iedere vraag is er wel een oplossing voorhanden. Factoren die de keuze bepalen zijn snelheid communicatie, bandbreedte, laag energieverbruik, lage latency, bedraad of draadloos enz. Ook is het natuurlijk belangrijk wat je wilt meten, is er geolocatie nodig enz.

In mijn vorige blog maakte ik een uitstapje naar satelliet communicatie. Nu zoek ik het iets lager bij de aarde want ook onze mobiele providers zitten niet stil. Naast de al redelijk bekende LoRa en Sigfox netwerken hoor je steeds vaker over techniek gebaseerd op Narrowband IoT (NB-IoT). Laten we eens kijken naar de verschillen, en niet minder belangrijk, wat zijn de gevolgen voor het beschikbare frequentiespectrum.

Hoe lang bestaan LoRa en Sigfox nog?

Uiteraard heeft Agentschap Telecom onderzoek gedaan naar de gevolgen voor het frequentiespectrum en zal dit blijven monitoren. Zij verwachten dat omstreeks 2024 in Nederland tussen de 8,6 en 52,1 miljoen Low-Power Wide Area (LPWA) Internet of Things apparaten actief zullen zijn Het merendeel van deze apparaatjes zal gebruikt worden in slimme steden (smart-buildings) en in de landbouwsector. Onze economie zal steeds meer afhankelijk worden van de goede werking van deze sensoren. Het is dus van groot belang dat er tijdig spectrum gereserveerd kan worden als dit noodzakelijk blijkt. Ondanks de onstuimige groei van het aantal sensoren verwacht het Agentschap voldoende spectrum beschikbaar te hebben.

De strijd om de netwerken
Er is een duidelijk onderscheid te maken in het frequentiespectrum waar de netwerken gebruik van maken, gelicenseerd of ongelicenseerd. De verwachting is dat, juist hier, zich een enorme concurrentiestrijd zal ontwikkelen op deze IoT netwerken. De niet gelicenseerde netwerken kennen we al een tijdje, de uitrol hiervan was tamelijk eenvoudiger omdat je hierbij minder bent gehinderd door afspraken en regels. Neem je daarnaast de lage kosten voor uitrol en onderhoud in ogenschouw dan is de populariteit snel verklaard. In de grote steden zoals Amsterdam, Den Haag en Rotterdam zie je min of meer particuliere initiatieven onder de noemer The Things Network. Deze technologie is gebaseerd op LoRa dat ook landelijk door KPN is uitgerold. Daarnaast heeft Aerea haar Sigfox netwerk landelijk dekkend uitgerold in Nederland. Tele2 sloeg al in 2015 op de tamtam over samenwerking, maar heel veel horen we hier inmiddels niet meer over. Zowel LoRa als Sigfox werken in de 868MHz band. De eigenschappen van de netwerken zijn vrijwel gelijk, maar de communicatieprotocollen verschillen. De verwachting is dat deze netwerken gewoon netjes naast elkaar blijven bestaan in Nederland. KPN zet ook in op het gelicenseerde spectrum maar verwacht dat zij LoRa nog zeker 10 jaar actief zullen blijven ondersteunen.

Moeten we straks massaal veranderen van netwerk?
Op dit moment zie je een uitrol ontstaan van gelicenseerde IoT netwerken, de ontwikkelingen in dit spectrum zijn nog volop in gang. Groot voordeel hiervan is dat deze netwerken zijn gebaseerd op standaarden die bijvoorbeeld voorzien in goede mogelijkheden voor gelijktijdige toegang. Volgens het Agentschap Telecom lopen deze netwerken voorlopig niet tegen knelpunten aan. Voor de IoT technieken in ongelicenceerd spectrum verwachten zij dit wel. Grote zorgen hoeven we ons voorlopig niet te maken, we praten immers niet over real time communicatie en ook de verstuurde datapakketjes zijn minimaal van omvang. De NB-IoT netwerken in het gelicenseerde spectrum gaan een behoorlijk stapje verder, volgende keer meer over deze spannende ontwikkeling.