Kennisbank

LPWAN staat voor Low Power Wide Area Network. Een LPWAN netwerk voldoet aan de volgende criteria: het is een draadloos netwerk, waarbij er met een laag energieverbruik gecommuniceerd kan worden met het netwerk. Het netwerk heeft een groot bereik (meerdere kilometers) met een lage bit rate. Wat doet een LPWAN? Een LPWAN heeft als voornaamste doel om informatie te verzamelen. Hoewel het vaak mogelijk is om informatie in beide richtingen te versturen. Er bestaan verschillende soorten netwerken die aan deze criteria voldoen en dus onder de naam LPWAN vallen zoals LoRaWAN, NB-IOT en LTE M.

LoRaWAN staat voor Long-Range Wide-Area Network. LoRaWAN is zeer geschikt voor batterij gevoede mobiele devices met als doel het voorzien van een efficiënte manier voor bi-directionele communicatie. LoRaWAN is opgedeeld in verschillende onderdelen, het bestaat  uit een LoRa sensor, een LoRaWAN gateway en een LoRaWAN netwerkserver. Met LoRaWAN is het mogelijk om informatie in twee richtingen te verzenden. Informatie die vanaf de LoRa sensor wordt verzonden wordt een uplink bericht genoemd. Informatie vanaf het netwerk naar de sensor wordt een downlink bericht genoemd. LoRaWAN hoe werkt het? LoRaWAN is gericht op laag energieverbruik terwijl er informatie over lange afstanden kan worden verzonden. Het lage energieverbruik wordt bereikt door nauwkeurig te specificeren wanneer informatie kan worden uitgewisseld. Hierdoor wordt het mogelijk voor een LoRa sensor om alleen wakker te worden om een bericht te versturen terwijl de sensor de rest van de tijd in een energiezuinige slaapstand verkeerd. Om nog meer energie te kunnen besparen is het netwerk in staat om instellingen van de sensor te kunnen aanpassen, de term hiervoor is Adaptive Data Rate (ADR). Dit geeft het netwerk de mogelijkheid om de sensor zo af te stellen dat deze niet langer uitzend dan nodig is voor betrouwbare communicatie.  

De LoRa Alliance is een non-profit organisatie achter het standaardiseren van het LoRaWAN netwerk. De organisatie bestaat uit allerlei leden uit verschillende industrieën (van operators en multinationals tot sensor producenten). De leden werken samen om een succesvolle mondiale uitrol van het LoRa protocol (Long Range Low Power) te stimuleren, door het delen van kennis en ervaring en het tot stand brengen van samenwerking tussen operators wereldwijd. De organisatie is verantwoordelijk voor de LoRaWAN standaard en het uitgeven van certificaten. Het certificaat geeft aan dat een sensor functioneert volgens de LoRaWAN standaard en compatible is met alle LoRaWAN netwerken (afgezien van het feit dat de frequentie per land kan verschillen).  

TTN (The Things Network) heeft de LoRaWAN technologie bekend gemaakt door een kosteloze LoRaWAN netwerkserver aan te bieden die voor iedereen toegankelijk is. Het principe is een open LoRaWAN netwerk op te bouwen met internationale dekking. Het is een community waarin alle leden het erover eens zijn dat hun eigen infrastructuur (LoRaWAN gateways) door iedereen kan worden gebruikt.  Het is een kosteloze dienst met als voorwaarde dat alle data van alle aanwezige sensoren in de buurt uw gateways kunnen gebruiken om te communiceren met toepassingen van derden. Er is geen garantie voor de beschikbaarheid van verschillende knooppunten van het netwerk, behalve de LoRaWAN gateways die u uiteraard zelf toevoegt. Thingsdata biedt een standaardintegratie met The Things Network.

Bij een inzet van sensoren die communiceren via een LoRaWAN netwerk, is de LoRaWAN netwerkserver een centraal element. De LoRaWAN netwerkserver is verantwoordelijk voor het beheer van de aangesloten LoRaWAN Gateways (Radio Access Network), de autorisatie van de sensoren en de uitwisseling van gegevens (uplink, downlink) tussen de sensoren en de applicaties.

LoRaWAN classes bestaan uit drie verschillende soorten: Class A, Class B en Class C. Class A Zend een bericht zoals ingesteld in de LoRaWAN sensor. Een downlink bericht is alleen mogelijk binnen twee receive slots nadat de LoRaWAN sensor een bericht gestuurd heeft. Meest energiezuinig. Verplicht te implementeren in iedere LoRaWAN sensor. Class B Uitbreiding op Class A. De LoRaWAN sensor luistert met een vast interval. Het netwerk verzendt beacons naar de LoRaWAN sensoren waarmee het interval wordt bepaald. Minder energiezuinig dan Class A. Class C Uitbreiding op Class A. Download berichten mogelijk op ieder moment. LoRaWAN sensor luistert continue. Niet energiezuinig. Nog weinig LoRaWAN sensoren aanwezig met Class C.

Over The Air Activation (OTAA) is een methode waarmee een LoRa sensor gekoppeld wordt aan een LoRaWAN netwerk. Een andere methode waarmee een LoRa sensor kan worden gekoppeld aan een netwerk is Activation By Personalisation (ABP). Voordat een sensor deel kan nemen aan een LoRaWAN netwerk, moeten zowel bij de sensor als bij het netwerk de volgende gegevens bekend zijn: de DevAddr, NwkSKey en de AppSKey. De DevAddr is een uniek adres binnen het LoRaWAN netwerk, waarmee de sensor wordt geïdentificeerd. De NwkSKey en AppSKey zijn benodigd voor de encryptie van de berichten. Bij OTAA worden deze drie gegevens gegenereerd en uitgewisseld tussen het netwerk en de sensor door middel van een join procedure. OTAA en de join procedure Tijdens de join procedure worden de beveiligingssleutels (NwkSKey en AppSKey) dynamisch bepaald en deelt het netwerk een vrij DevAddr uit aan de sensor. Dit betekent dat elke keer als de sensor een nieuwe sessie opent er ook nieuwe encryptiesleutels gegenereerd worden. Vanuit veiligheidsoverwegingen kan er besloten worden om eens in de zoveel tijd een nieuwe sessie te openen, zodat de beveiligingssleutels worden ververst. Hoe wordt de join procedure uitgevoerd? Voor het uitvoeren van de join procedure bij de OTAA methode zijn er drietal gegevens vereist (dit zijn andere gegevens dan bovengenoemde gegevens), dit betreft de DevEUI, AppEUI en AppKey. Wanneer deze gegevens aan zowel de kant van de sensor als aan de kant van het netwerk geconfigureerd zijn, is het mogelijk de join procedure uit te voeren en dynamisch de eerdergenoemde DevAddr, NwkSKey en AppSKey te berekenen. Doordat deze gegevens dynamisch worden gegenereerd, is het mogelijk om de sensor te laten wisselen van netwerk. Dit in tegenstelling tot de ABP methode.

Industrie 4.0 is de vierde industriële revolutie en gaat een stap verder dan digitalisering, het is de verbinding en communicatie tussen verschillende systemen en machines waardoor organisaties sneller, efficiënter en grotendeels geautomatiseerd werken. Industrie 4.0 is de overgang van digitalisering naar een economie en maatschappij waarin de grenzen tussen de fysieke, digitale en biologische wereld steeds meer verdwijnt.

De mogelijkheden van elke simkaart formfactor zijn hetzelfde, maar ze hebben elk verschillende afmetingen, waardoor ze inzetbaar zijn voor specifieke soorten devices. 2FF-, 3FF- en 4FF-simkaarten moeten in een device worden geplaatst, terwijl MFF2 simkaarten die vacuüm verzegeld zijn gesoldeerd worden direct op de printplaat. Vandaar dat ze ook wel embedded simkaarten worden genoemd. IoT connectiviteit simkaarten zijn er in vier verschillende vormen, variërend van 2FF, de grootste simkaart , tot 4FF of nano simkaart, de nieuwste en kleinste van de simkaarten. Daarnaast is er ook een ingebouwde simkaart optie: de MFF2 (simchip). Elke generatie simkaart is kleiner dan de vorige. Hoewel ze meestal worden aangeduid met de generatie waarvan ze afkomstig zijn (2, 3, 4), worden ze ook wel ‘mini-simkaarten’ (2FF), ‘micro-simkaarten’ (3FF), ‘nano-simkaarten’ (4FF), of “embedded simkaarten” (MFF2) genoemd. SIM formfactor afmetingen 2FF (mini): 25 mm x 15 mm x 0,76 mm 3FF (micro): 15 mm x 12 mm x 0,76 mm 4FF (nano): 12,3 mm × 8,8 mm × 0,67 mm MFF2 (embedded): 5 mm x 6 mm x 1 mm

Een IoT connectiviteit simkaart of SIM (subscriber identity module) bestaat uit een contactchip die is omhuld met beschermend plastic. De contactchip bevat de authenticatiegegevens van een device, waardoor het device toegang heeft tot een mobiel netwerk.

LTE (Long  Term Evolution), ook bekend als 4G, is in Nederland beschikbaar vanaf 2010 op beperkte schaal. In 2013 was het LTE netwerk pas openbaar toegankelijk. LTE heeft een maximale snelheid van 12,5 MB/s en is ontworpen om backward compatible te zijn met 3G en 2G). Tevens is LTE veel flexibeler met de toewijzing van bandbreedte waardoor er veel minder congestie plaatsvindt.

3GPP (3rd Generation Partnership Project) is een overeenkomst tussen verschillende telecommunicatiestandaarden die is opgericht in december 1998. Het doel van 3GPP is om een wereldwijd toepasbaar technisch systeem en rapport te maken dat gebaseerd is op de evolutie van de derde generatie GSM netwerken en de radiotechnologie die door hen gebruikt wordt 3GPP werkgroepen De 3GPP werkgroepen zijn onder meer verantwoordelijk voor de specificaties van de netwerkprotocollen en de infrastructuur van 2G - 5G netwerken (M2M, LTE M, NB-IOT).