فناوری‌های کم‌مصرف وسیع‌الحوزه (LPWA) همچنان محرک رشد بازار اینترنت اشیا (IoT) هستند

بر اساس گزارش‌های Transforma Insights، فناوری‌های Low-Power Wide-Area (LPWA) پتانسیل عظیمی برای تحول در حوزه اینترنت اشیا (IoT) دارند. از زمانی که Jim Morrish، بنیان‌گذار این مؤسسه، در سال ۲۰۱۲ این اصطلاح را ابداع کرد، تا به امروز، ما همواره به قدرت و ظرفیت این فناوری‌ها باور داشته‌ایم. در یک پست وبلاگی اخیر از Transforma Insights، پیش‌بینی شده که این گروه از فناوری‌ها تا اواسط دهه ۲۰۲۰ تعداد اتصالات بیشتری نسبت به شبکه‌های سلولی سنتی خواهند داشت. در این مقاله، به بررسی دقیق‌تر رشد این فناوری‌ها، تاریخچه و پیش‌بینی رشد بازار، موارد استفاده از LPWA و نحوه پیاده‌سازی این فناوری‌ها می‌پردازیم.

LPWA چیست؟

Low-Power Wide-Area (LPWA) اصطلاحی کلی برای مجموعه‌ای از فناوری‌هاست که عملکردی مشابه خدمات سلولی سنتی دارند، یعنی امکان اتصال طولانی‌مدت به دستگاه‌ها را فراهم می‌کنند. تفاوت اصلی این است که فناوری‌های LPWA برای پشتیبانی از ارتباطات ماشینی (Machine-Type Communications) بهینه‌سازی شده‌اند: انتقال مقادیر کم داده، معمولاً به‌صورت غیرمستمر و بدون نیاز به تأخیر کم (Low Latency). این بهینه‌سازی باعث کاهش مصرف انرژی شده و امکان کارکرد دستگاه‌ها با باتری به مدت چندین سال را فراهم می‌کند. همچنین، این فناوری‌ها بسیار ارزان‌قیمت هستند.

فناوری‌های LPWA به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. فناوری‌های دارای مجوز (Licensed Technologies):
   این فناوری‌ها در چارچوب استانداردهای 3GPP برای ارتباطات موبایلی توسعه یافته‌اند و توسط اپراتورهای شبکه موبایل سنتی به‌عنوان یک افزونه یا ارتقاء شبکه‌های موجود پیاده‌سازی می‌شوند. این دسته شامل استانداردهای NB-IoT و LTE-M است که به‌طور کلی به‌عنوان شبکه‌های Massive Machine Type Communications (mMTC) در فناوری 5G شناخته می‌شوند.
2. فناوری‌های بدون مجوز (Unlicensed Technologies):
   این فناوری‌ها در باندهای فرکانسی آزاد، مشابه Wi-Fi، فعالیت می‌کنند. البته استفاده از این باندهای فرکانسی محدودیت‌هایی دارد و این فناوری‌ها باید در چارچوب پارامترهای مشخصی از نظر توان و فرکانس پیام‌ها عمل کنند. این فناوری‌ها می‌توانند به‌صورت خصوصی برای پوشش یک پردیس یا توسط ارائه‌دهندگان خدمات و حتی در برخی موارد توسط اپراتورهای شبکه موبایل پیاده‌سازی شوند. معروف‌ترین فناوری در این دسته LoRaWAN است. دیگر فناوری‌های این گروه شامل Sigfox، Wi-SUN و Wi-Fi HaLow هستند.

رشد چشمگیر فناوری‌های LPWA

شبکه‌های موبایل از دهه ۱۹۸۰ وجود داشته‌اند و از دهه ۱۹۹۰ قادر به پشتیبانی از ابتدایی‌ترین خدمات داده‌ای مانند SMS بودند، اگرچه تا اوایل دهه ۲۰۰۰ برای خدمات داده‌ای بهینه‌سازی نشده بودند. به‌طور واقع‌بینانه، حدود ۲۰ تا ۳۰ سال است که داده‌های موبایلی در دسترس هستند. تا پایان سال ۲۰۱۰، کمتر از ۱۰۰ میلیون دستگاه IoT متصل به شبکه‌های سلولی در سراسر جهان وجود داشت. تا سال ۲۰۲۰، این تعداد به ۱ میلیارد دستگاه افزایش یافت.

باید توجه داشت که در سال ۲۰۲۰، این ۱ میلیارد دستگاه متصل شامل برخی دستگاه‌های LPWA مانند NB-IoT و LTE-M نیز بود که به افزایش این تعداد کمک کرد. اما در چند سال اخیر، رشد این فناوری‌ها شتاب بیشتری گرفته است.

در مقایسه با رشد شبکه‌های سلولی، مسیر رشد و انتظارات برای LPWA بسیار چشمگیر است. استانداردهای LTE-M و NB-IoT برای اولین بار در سال ۲۰۱۶ به‌عنوان بخشی از استانداردهای موبایل معرفی شدند (اگرچه نسخه‌های دیگری پیش از آن در دسترس بودند) و دستگاه‌های مبتنی بر این استانداردها چند سال بعد وارد بازار شدند. فناوری‌های بدون مجوز نیز ۵ تا ۱۰ سال زودتر از این زمان در دسترس بودند. به‌طور کلی، این فناوری‌ها از ۶۹۸ میلیون اتصال در سال ۲۰۲۲ به ۵.۲۴ میلیارد اتصال در سال ۲۰۳۲ رشد خواهند کرد، که بیش از دو برابر ۲.۶ میلیارد اتصال پیش‌بینی‌شده برای فناوری‌های سلولی سنتی (2G، 3G، 4G و 5G غیر-mMTC) است.

به‌طور کلی، این فناوری‌ها از ۶۹۸ میلیون اتصال در سال ۲۰۲۲ به ۵.۲۴ میلیارد اتصال در سال ۲۰۳۲ رشد خواهند کرد، که بیش از دو برابر ۲.۶ میلیارد اتصال پیش‌بینی‌شده برای فناوری‌های سلولی سنتی است.

تا پایان سال ۲۰۲۲، فناوری‌های تحت عنوان 5G mMTC (که در Transforma Insights به این نام شناخته می‌شوند) به ۴۳۴ میلیون اتصال رسیدند که عمدتاً در چین مستقر شده‌اند. فناوری‌های LPWA غیر-mMTC، یعنی فناوری‌های بدون مجوز، از ۲۶۴ میلیون به ۱.۷ میلیارد اتصال رشد خواهند کرد. در این دوره، سهم mMTC از LPWA از ۶۲ درصد در سال ۲۰۲۲ به ۶۸ درصد در سال ۲۰۳۲ افزایش خواهد یافت.

موارد استفاده از LPWA

کنتورهای هوشمند (Smart Meters) یکی از موارد استفاده اصلی هستند. تا پایان سال ۲۰۲۲، بیش از نیمی از اتصالات LPWA (۵۳ درصد) در کنتورهای هوشمند استفاده می‌شدند. در دهه آینده، تنوع کاربردها به‌طور قابل‌توجهی افزایش خواهد یافت. تا سال ۲۰۳۲، کنتورهای هوشمند تنها ۳۷ درصد از کل اتصالات LPWA را تشکیل خواهند داد. این تغییر سهم به دلیل گسترش پیاده‌سازی LPWA در سایر حوزه‌ها خواهد بود. علاوه بر این، پتانسیل استفاده بیشتر از LPWA در کاربردهای فعلی نیز قابل‌توجه است. به‌عنوان مثال، برچسب‌های پستی متصل به NB-IoT یا بازاریابی مستقیم متصل به Sigfox در آینده شتاب بیشتری خواهند گرفت.

شبکه‌های عمومی در مقابل شبکه‌های خصوصی

اکثر اتصالات mMTC از طریق شبکه‌های عمومی، یعنی شبکه‌هایی که توسط اپراتورهای شبکه موبایل اداره می‌شوند، پیاده‌سازی خواهند شد. استقرار در شبکه‌های خصوصی، یعنی شبکه‌هایی که توسط خود شرکت‌ها در محیط‌هایی مانند پردیس، کارخانه یا انبار اداره می‌شوند، بسیار محدود خواهد بود. موارد استفاده از NB-IoT و LTE-M در شبکه‌های سلولی خصوصی محدود است، زیرا معمولاً نیازی به بهره‌مندی از مصرف انرژی کم ندارند. در این موارد، فناوری‌های LPWA کوتاه‌برد جایگزین ترجیح داده می‌شوند.

در مقابل، استقرار فناوری‌های LPWA بدون مجوز بسیار متنوع‌تر خواهد بود. تقریباً نیمی از اتصالات از شبکه‌های خود-استقرار (Self-Deployed) استفاده خواهند کرد. فناوری غالب، یعنی LoRaWAN، در ابتدا به‌عنوان یک فناوری شبکه خصوصی طراحی شده بود و حتی Sigfox که در ابتدا برای استقرار توسط اپراتورهای شبکه Sigfox به‌عنوان شبکه‌های عمومی تصور شده بود، توسط مالکان جدید خود، UnaBiz، به سمت گزینه‌های استقرار خصوصی هدایت شده است.

LPWA: بخش جدایی‌ناپذیر بازار IoT

موارد استفاده از دستگاه‌های ارزان‌قیمت که با باتری تا ۱۰ سال کار می‌کنند و تقریباً در هر مکانی قابل‌استقرار هستند، بسیار زیاد است. این فناوری‌ها برای اینترنت اشیا (IoT) بسیار بهینه‌تر از فناوری‌های سلولی سنتی هستند و به همین دلیل، جای تعجب نیست که انتظار می‌رود در آینده بخش عمده فضای اتصالات وسیع‌الحوزه را به خود اختصاص دهند. در عین حال، این فناوری‌ها فرصت‌های زیادی برای کاربردهای جدید ایجاد می‌کنند.

منبع: iotforall