Het kiezen van de juiste netwerk connectiviteit kan een Smart City-oplossing maken of breken. In de gehele Smart City zal waarschijnlijk gebruik worden gemaakt van al deze technieken. Het kiezen van de juiste techniek is sterk afhankelijk van de toepassing. Van slimme meters tot IP video camera’s en van parkeersensoren tot luchtkwaliteit monitoring. Elke toepassing heeft zijn eigen kenmerken. Dit artikel geeft een overzicht van de verschillende mobiele netwerk technieken die nu beschikbaar zijn en voor welke type toepassingen ze geschikt zijn.

Om de verschillen tussen de netwerk technieken uit te leggen kunnen we een aantal praktische kenmerken onderscheiden. Aan de hand van deze aspecten zullen we de eigenschappen van de verschillende netwerken behandelen:

  • Datalimiet
  • Betrouwbaarheid
  • Energieverbruik
  • Kosten

Mobiele netwerken

2G en 3G

Het tweede generatie mobiele netwerk bestaat al sinds de jaren negentig en is ook wel bekend als GSM en GPRS. GPRS gaf voor het eerst de mogelijkheid om via internet data te versturen. Ondanks het feit dat deze techniek de komende jaren langzaam zal verdwijnen, vertrouwen momenteel de meeste IoT oplossingen op deze techniek. Het is betrouwbaar, goedkoop en onderdeel van bijvoorbeeld miljoenen slimme meters in Nederland. Dé reden dat netwerk providers als Vodafone en KPN ook niet zomaar afstand nemen van deze technologie. GPRS zal samen met 3G moeten verdwijnen om ruimte te creëren voor 4G LTE en straks 5G. Voor Smart City projecten met een levensduur van vijf jaar is het echter nog een uitstekende keuze voor toepassingen die goedkoop en betrouwbaar moeten worden verbonden.

De datasnelheid is niet meer geschikt voor bijvoorbeeld HD camera’s, maar voor sensoren of toegangspoorten is het buitengewoon geschikt. Het stroomverbruik van deze apparaten is laag. Idealiter zijn ze aangesloten aan het elektriciteitsnetwerk. Een andere reden om te kiezen voor 2G of 3G zijn de kosten. Door het verlopen van de licenties en de massale productie zijn deze modules verkrijgbaar voor enkele euro’s en dat zie je terug in de prijs van apparaten die hier gebruik van maken.

Om verzekerd te zijn van een goede dekking, maken de vele toepassingen gebruik van een multinetwerk SIM. Internet of Things providers bieden simkaarten aan die toegang geven tot alle 2G/3G netwerken in Nederland via één en dezelfde simkaart.

4G LTE

De vierde generatie mobiele netwerk is bekend van het dagelijks gebruik van de smartphone. De snelheid van het netwerk om YouTube video’s te streamen, kan ook worden gebruikt voor het bekijken of maken van camerabeelden. 4G is totdat de 5G technologie volledig geïmplementeerd is, de technologie met de hoogste datasnelheid. Het helpt bijvoorbeeld hulpverleners met het livestreamen van bodycam beelden of het aanbieden van WiFi in het openbaar vervoer. Het energieverbruik is hoog en daarom alleen geschikt voor apparaten die dagelijks worden opgeladen zoals de bodycams of toepassingen met toegang tot het electriciteitsnetwerk. Het netwerk is uiterst betrouwbaar maar de communicatie modules zijn door licentiekosten erg kostbaar. Voor toepassingen waarbij kosten een grote factor spelen wordt er daarom nog weinig gekozen voor 4G.

LTE-M

Deze zeer interessante technologie is een zogenoemde evolutie op het 4G LTE netwerk en speciaal geschikt voor energiezuinige toepassingen. Het maakt gebruik van hetzelfde netwerk als 4G en is daarom landelijk beschikbaar en zeer betrouwbaar. Het lage energieverbruik is te danken aan speciale aanpassingen in het mobiele netwerk. Daarnaast is het een vereenvoudigde netwerk technologie die maar één kant tegelijk op kan communiceren. Zo zal videobellen, waarbij een apparaat verstuurd en ontvangt niet mogelijk zijn. De energiezuinigheid maakt de technologie uitermate geschikt voor het batterijgevoede apparaten zoals sensoren en GPS trackers. Ondanks de versimpelde techniek is LTE-M in staat om energiezuinig om te gaan met mobiliteit. Het wisselen van radiomast in het mobiele netwerk verloopt dan ook zeer energiezuinig. LTE-M is dus een uitstekende oplossing voor apparaten die zich verplaatsen in een stad en voor hun stroomtoevoer afhankelijk zijn van een accu of batterij. De vereenvoudigde techniek maakt de modules kosten-efficiënt en voordeliger dan de 4G modules. Maar door de relatief kleine productie zijn de kosten nog vele malen hoger dan bij 2G.

NB-IoT

De laatste mobiele netwerk technologie is “Narrow Band-IoT”. Het is het beste te vergelijken met LTE-M maar met een lagere data snelheid. De techniek is dan ook ontwikkeld voor IoT oplossingen die kleine hoeveelheden data versturen zoals sensoren. Vanwege het brede scala aan mogelijkheden in de configuratie kan het technische gezien soms voor een uitdaging zorgen. Maar correct geprogrammeerd is het de meest energiezuinige optie die momenteel beschikbaar is en daarom zeer geschikt voor batterijgevoede apparaten. Gebruik alleen NB-IoT als het apparaat statisch is zich niet door de stad hoeft te bewegen. In tegenstelling tot LTE-M, kan NB-IoT niet goed omgaan met wisselen van de radiomast. Dit kost een hoop energie en zal de batterij van het apparaat snel doen ontladen. De kosten voor een NB-IoT module zijn vergelijkbaar met LTE-M en ook vaak gezamenlijk beschikbaar in één module. Deze netwerktechnologie wordt nog niet door alle providers ondersteund en kan per land verschillen.

Voor elke toepassing de juiste keuze

De verschillende technieken hebben zo allemaal hun voor- en nadelen voor de verschillende toepassingen. Beseffen dat niet een techniek leidend is in het maken van een slimme stad helpt met een open vizier kijken naar de mogelijkheden. Bij sommige toepassingen wordt de keuze geforceerd door de techniek, waarbij er bij andere technieken moet worden gekeken naar de subtiele verschillen.

Roel van der Meer is directeur van
Internet of Things provider Olivia Wireless