Forstå LoRaWAN® til vandforvaltning

LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network) er en kommunikationsprotokol, der er specielt designet til netværk med lang rækkevidde og lavt strømforbrug (LPWAN). Den opererer i det ikke-licenserede spektrum og tilbyder kommunikation over lange distancer, lavt strømforbrug og sikker datatransmission, hvilket gør den velegnet til Internet of Things (IoT)-applikationer. 
 
Men hvorfor er en kommunikationsprotokol vigtig, og hvordan bidrager LoRaWAN®-protokollen til at forbedre datakommunikationen i vandforvaltningen? I det følgende vil vi se nærmere på LoRaWAN® og dens betydning for IoT-applikationer.

For at kunne levere skalerbar, sikker og effektiv kommunikation er LoRaWAN®-arkitekturen afhængig af sine tre nøglekomponenter: slutenheder, gateways og netværksserver. Slutenhederne er de enheder eller sensorer, der indsamler data og sender dem til netværket, f.eks. vandmålere. 
 
Gateways fungerer som en bro mellem slutenhederne og netværksserveren. De modtager data fra slutenhederne og sender dem videre til netværksserveren. Gateways bruger IP-baserede netværk (f.eks. Ethernet, Wi-Fi eller mobiltelefoni) til at kommunikere med netværksserveren. Netværksserveren er den centrale komponent i LoRaWAN®-arkitekturen, der er ansvarlig for at styre netværket, behandle data og sikre kommunikation mellem slutenhederne og applikationer med end-to-end-sikkerhed.

LoRaWAN® har flere vigtige fordele, der gør det til et foretrukket valg til IoT-applikationer - især dem, der kræver langdistancekommunikation, lavt strømforbrug, skalerbarhed og omkostningseffektivitet:

• Lang rækkevidde: LoRaWAN® kan overføre data over afstande på op til 15-30 kilometer i landområder og 2-5 kilometer i bymiljøer. Det gør den ideel til applikationer, der kræver forbindelse over store geografiske områder.
• Lavt strømforbrug: Enheder, der bruger LoRaWAN®, kan køre på små batterier i op til 16 år, hvilket er vigtigt for steder, der er svære at nå, eller fjerntliggende områder.
• Skalerbarhed: LoRaWAN®-netværk kan understøtte titusindvis af enheder, hvilket gør det skalerbart til omfattende IoT-implementeringer.
• Sikkerhed: LoRaWAN® giver end-to-end sikkerhedskryptering, der sikrer datasikkerhed fra enheden til netværksserveren.
• Tovejs kommunikation: LoRaWAN® understøtter både uplink- (enhed til gateway) og downlink-kommunikation (gateway til enhed), hvilket gør det muligt at styre enheden og opdatere firmwaren. 

Ud over disse fordele er en anden vigtig faktor for LoRaWAN® dens store alsidighed, som gør den til en værdifuld trådløs kommunikationsteknologi i en lang række forskellige scenarier. Nøgleelementer i forbindelse med dens alsidighed omfatter:

• Standardiseret kommunikationsprotokol
• Hurtig integration til tredjepartssystemer
• Billig og let tilgængelig infrastruktur
• Interoperabilitet mellem målerleverandører
• Fungerer i både offentlige og private netværk 

Selvom LoRaWAN® er en stærk og fleksibel teknologi til IoT-applikationer, medfører dens fokus på lang rækkevidde, lavt strømforbrug og omkostningseffektivitet visse begrænsninger på andre områder. Mulige udfordringer omfatter datahastighed, netværkskapacitet, ventetid og interferens som beskrevet nedenfor.

• Lav datahastighed: Sammenlignet med andre teknologier tilbyder LoRaWAN® lavere datahastigheder med mindre fokus på langdistancekommunikation til lave omkostninger. Til applikationer, der kræver høj datatransmission, kan man overveje en hybridløsning med højere båndbredde eller mobilnetværk.
• Intern interferens: Mens LoRaWAN® er robust over for interferens fra eksternt udstyr, gør dens brug af det ikke-licenserede spektrum den modtagelig for intern interferens inden for dens egen netværksinfrastruktur. Hvis det er en prioritet at reducere risikoen for interferens og sikre pålidelig kommunikation, er teknologier som NB-IoT, der opererer i det licenserede spektrum, at foretrække.
• Relativt kompleks infrastruktur: Sammenlignet med Wireless M-Bus kræver LoRaWAN®-netværk typisk en mere kompleks arkitektur, der involverer gateways, netværksservere og slutenheder. Det kan resultere i yderligere kompleksitet i implementeringen og styringen, især ved store projekter.
• Ventetid: Designet af LoRaWAN®-netværket med lavt strømforbrug betyder en højere ventetid end ved andre IoT-teknologier, hvilket gør den mindre egnet til applikationer, der kræver datakommunikation i realtid eller næsten realtid. Det samme gælder dog for daglige transmissioner via NB-IoT.

LoRaWAN®-netværk kan implementeres i forskellige IoT-applikationer, herunder intelligente byer, landbrug, industriel overvågning, sporing af aktiver, miljøovervågning m.m. Med sin lange rækkevidde og sit lave strømforbrug er denne kommunikationsteknologi meget velegnet til applikationer, der kræver batteridrevne enheder på fjerntliggende steder. 
 
Når man ser på case stories fra forskellige brancher, har LoRaWAN® vist sig at være en alsidig og værdifuld teknologi til at forbedre effektiviteten, reducere omkostningerne og forbedre kvaliteten af tjenester og produkter: 

• Intelligent vandmåling: Et samarbejde mellem Kamstrup, Gelsenwasser AG og PHYSEC GmbH har betydet, at tusindvis af vandmålere er blevet udskiftet med LoRaWAN®-målere med TLS-kryptering for maksimal datasikkerhed. Ved udgangen af 2028 vil i alt 180.000 vandmålere være installeret.
• Intelligent landbrug: Kerlink og Sensoterra har implementeret et system til overvågning af jordfugtighed i Thorigné-Fouillard, Frankrig, og Amsterdam, hvilket har resulteret i reduceret vandforbrug, øget afgrødeudbytte og omkostningsbesparelser på grund af reducerede arbejdsomkostninger.
• Intelligente byer: Paris har implementeret intelligent belysning, der bidrager til økosystemet i byens netværk og giver mulighed for fjernovervågning og -styring af gadebelysning. Resultaterne har været energibesparelser, forbedret vedligeholdelseseffektivitet og øget offentlig sikkerhed.
• Miljøovervågning: På grund af hyppige oversvømmelser har Malaysia installeret overvågningssensorer langs floder og oversvømmelsestruede områder for at skabe et advarselssystem, der mindsker indvirkningen på lokalsamfundene. Resultaterne var rettidige alarmer, der gav bedre respons, reducerede oversvømmelsesskader og forbedrede sikkerheden for beboerne.