Mengenal LPWAN dan Perannya dalam Teknologi IoT

Dalam era digital yang terus berkembang, konektivitas menjadi salah satu faktor kunci yang mempengaruhi efisiensi dan produktivitas di berbagai sektor industri. Dengan semakin banyaknya perangkat yang terhubung, kebutuhan akan teknologi jaringan yang mampu mengakomodasi komunikasi jarak jauh dengan konsumsi daya minimal menjadi semakin mendesak. Di sinilah Low Power Wide Area Network (LPWAN) hadir sebagai solusi inovatif, menawarkan konektivitas yang luas tanpa memerlukan infrastruktur yang mahal.

LPWAN dirancang untuk mendukung Internet of Things (IoT), di mana perangkat seperti sensor, meteran pintar, dan alat pelacak dapat beroperasi secara efisien di area yang luas dengan sedikit intervensi. Teknologi ini memungkinkan transmisi data kecil secara berkala, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan pengawasan dan pengendalian yang handal di lokasi yang sulit dijangkau. Dengan berbagai jenis teknologi LPWAN yang tersedia, perusahaan kini memiliki alat yang tepat untuk meningkatkan operasi dan meraih efisiensi yang lebih besar. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang teknologi LPWAN ini terutama dalam implementasinya di dunia IoT, simak artikel berikut hingga selesai.

Sejarah Singkat LPWAN

Teknologi Low Power Wide Area (LPWA) mulai diperkenalkan sebagai istilah pada tahun 2013, bukan sebagai standar baru, melainkan sebagai kategori teknologi nirkabel yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan spesifik perangkat machine-to-machine (M2M) dan Internet of Things (IoT).

Sebagian besar perangkat IoT, terutama yang digunakan dalam kota pintar dan sektor industri, tidak memerlukan kecepatan dan bandwidth setara dengan perangkat seluler konsumen. Namun, perangkat-perangkat ini memerlukan jaringan seluler LTE tradisional yang mampu bertahan dalam waktu yang lama.

LPWA mulai mendapatkan perhatian sebagai pilihan utama untuk aplikasi IoT pada tahun 2015, ketika GSMA, asosiasi industri nirkabel, menetapkan serangkaian standar untuk Jaringan LPWA (LPWAN). Tujuannya adalah membantu operator jaringan memenuhi kebutuhan terkait biaya, cakupan, dan konsumsi daya yang spesifik untuk aplikasi IoT. 

Seiring dengan perkembangan ini, Aliansi LoRa dibentuk untuk memperkuat teknologi LPWAN lainnya, menyediakan opsi konektivitas nirkabel tambahan untuk aplikasi IoT yang membutuhkan bandwidth dan latensi rendah.

Apa Itu LPWAN?

Low Power Wide Area Network (LPWAN) adalah teknologi jaringan yang diciptakan untuk memungkinkan komunikasi jarak jauh dengan konsumsi daya yang sangat rendah. Dalam era di mana konektivitas semakin penting, LPWAN memiliki peranan krusial dalam menghubungkan jutaan perangkat, termasuk sensor dan meteran pintar, yang tersebar di berbagai lokasi. Teknologi ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan transmisi data dalam jumlah kecil namun pada jarak yang jauh, seperti pelacakan aset, pemantauan kondisi lingkungan, dan sistem meteran pintar.

Salah satu keunggulan utama LPWAN adalah kemampuan penetrasi sinyalnya yang sangat baik, memungkinkan perangkat IoT berfungsi di lokasi yang sulit dijangkau, seperti di bawah tanah, dalam gedung, atau di daerah terpencil. Hal ini memungkinkan perusahaan untuk mengintegrasikan aset dan data secara real-time tanpa khawatir tentang masalah konektivitas atau penggantian baterai yang sering. Namun, karena fokus pada transmisi data yang kecil, LPWAN lebih cocok untuk aplikasi dengan bandwidth rendah. Ciri-ciri seperti daya rendah, laju bit rendah, dan tujuan penggunaan membedakan jaringan ini dari WAN nirkabel yang umumnya dirancang untuk menghubungkan pengguna atau bisnis dengan data yang lebih besar dan konsumsi daya yang lebih tinggi.

Penggunaan LPWAN dalam IoT

Teknologi Low Power Wide Area Network (LPWAN) dirancang khusus untuk perangkat machine-to-machine (M2M) dan IoT, LPWAN memungkinkan konsumsi daya yang rendah sambil tetap menjaga konektivitas jarak jauh dalam perangkat yang terdistribusi di area luas. Teknologi ini ideal untuk skenario dimana perangkat IoT perlu terhubung dalam jarak yang jauh dan memerlukan keandalan serta efisiensi. 

Dengan teknologi LPWAN, perangkat IoT dapat beroperasi hingga 10 tahun hanya dengan satu pengisian daya baterai. Durasi ini sangat ideal untuk aplikasi yang memiliki mobilitas terbatas dan tidak memiliki akses ke sumber daya untuk pengisian ulang. Beberapa area penggunaan LPWAN yang tepat meliputi:

• Smart meters
• Smart city
• Pelacakan dan penelusuran
• Pertanian cerdas
• Aplikasi bangunan pintar

Teknologi LPWAN juga mendukung transfer data dalam paket kecil, dengan ukuran antara 10 hingga 1000 byte. Ini memungkinkan peningkatan efisiensi dan kecepatan transfer yang dioptimalkan, berkisar dari 3 Kbps hingga 375 Kbps. Karena Jaringan LPWAN beroperasi dengan efisiensi daya dan bandwidth yang tinggi di area yang luas, infrastruktur dan perangkat keras yang dibutuhkan juga lebih sedikit, menghasilkan efisiensi biaya yang lebih besar.

LPWAN juga memiliki keunikan dalam menyediakan solusi yang efisien, terjangkau, dan mudah diterapkan untuk jaringan IoT berskala besar. Jaringan ini sangat cocok untuk aplikasi dengan bandwidth rendah dan muatan kecil, seperti perangkat pemantauan kualitas udara, deteksi hunian, pelacakan aset, dan pemantauan lingkungan.

Arsitektur Jaringan LPWAN dan Karakteristik Utama

LPWAN (Low Power Wide Area Network) menggunakan konfigurasi jaringan yang efisien untuk mengumpulkan data dari banyak titik akhir yang terdistribusi dan berada di lokasi yang jauh. Dalam konteks ini, titik akhir merujuk pada perangkat IoT, seperti sensor atau meteran pintar, yang berfungsi untuk mengumpulkan dan mengirimkan data ke pusat data.

Salah satu ciri khas LPWAN, kecuali untuk jenis selulernya seperti NB-IoT adalah penggunaan koneksi non-TCP/IP antara titik akhir dan pusat data. Pendekatan ini dirancang untuk menghindari overhead yang besar yang disebabkan oleh header paket dalam protokol TCP/IP, sehingga memungkinkan pengiriman data yang lebih efisien. Dengan cara ini, data dapat dikirimkan dalam bentuk yang lebih ringkas dan ringan, yang sangat sesuai dengan karakteristik penggunaan daya rendah dari LPWAN.

Setelah data diterima dan didemodulasi oleh base station yang bertindak sebagai penghubung antara perangkat IoT dan jaringan yang lebih luas, data tersebut kemudian diteruskan ke server backend. Proses ini dilakukan melalui tautan backhaul standar menggunakan protokol TCP/IP, seperti Ethernet atau jaringan seluler. Dengan demikian, meskipun komunikasi antara titik akhir dan base station tidak menggunakan TCP/IP, data akhirnya tetap dapat diproses dan dikelola menggunakan infrastruktur jaringan yang umum.

Dalam konteks layanan LPWAN publik, data harus di rutekan melalui server operator jaringan sebelum mencapai aplikasi pengguna akhir, sedangkan di LPWAN yang dikelola secara pribadi, data dapat langsung di transfer ke backend pilihan pengguna untuk privasi dan kontrol data yang lengkap.

Dengan konfigurasi jaringan yang demikian, LPWAN dapat memberikan solusi yang efisien untuk aplikasi IoT yang memerlukan komunikasi jarak jauh dengan konsumsi daya rendah, sambil tetap mempertahankan fleksibilitas dalam pengelolaan data dan privasi.

Mengapa Bisnis Membutuhkan LPWAN?

Di era digital saat ini, bisnis semakin bergantung pada teknologi untuk meningkatkan efisiensi operasional. LPWAN memberikan solusi komunikasi jarak jauh dengan konsumsi daya rendah, memungkinkan perusahaan untuk menyatukan aset, lingkungan, dan proses dengan lebih efektif. Berikut adalah beberapa alasan mengapa bisnis perlu mengadopsi LPWAN:

1. Jangkauan Luas:
   LPWAN dapat menjangkau area yang sangat luas, memungkinkan perangkat IoT berkomunikasi dengan server pusat atau gateway meskipun berada di lokasi yang terpencil. Jangkauan ini bisa mencapai beberapa kilometer, jauh lebih luas dibandingkan dengan teknologi jaringan tradisional seperti Wi-Fi atau Bluetooth. Ini memungkinkan konektivitas tanpa perlu membangun infrastruktur jaringan yang mahal.
2. Konsumsi Daya dan Biaya Rendah:
   Dalam aplikasi IoT, seperti sensor di lokasi terpencil atau perangkat yang sulit dijangkau, penggantian atau pengisian ulang baterai secara berkala bisa menjadi tantangan yang mahal dan memakan waktu. LPWAN mengatasi masalah ini dengan memperpanjang masa pakai baterai, sehingga perangkat dapat berfungsi tanpa intervensi manual yang sering.
3. Penetrasi Sinyal yang Kuat:
   Kekuatan penetrasi sinyal LPWAN memungkinkan perangkat IoT tetap terhubung meskipun berada di lokasi yang sulit dijangkau. Hal ini sangat penting bagi bisnis yang beroperasi di lingkungan industri, pabrik, atau infrastruktur bawah tanah, di mana sinyal dari jaringan tradisional seperti Wi-Fi atau Bluetooth sering kali melemah atau tidak bisa menjangkau.

Jenis-Jenis LPWAN

LPWAN mencakup berbagai teknologi yang dirancang untuk mendukung komunikasi jarak jauh dengan konsumsi daya rendah. Beberapa teknologi LPWAN yang populer antara lain:

1. LoRa:
   LoRa (Long Range) adalah teknologi LPWAN yang memiliki jangkauan hingga puluhan kilometer di daerah terbuka dan beberapa kilometer di daerah perkotaan yang padat. LoRa beroperasi pada frekuensi ISM (Industrial, Scientific, and Medical) tanpa memerlukan lisensi, seperti 868 MHz di Eropa dan 915 MHz di Amerika Serikat.
2. NB-IoT (Narrowband IoT):
   NB-IoT adalah teknologi LPWAN yang dirancang untuk mendukung koneksi perangkat IoT dengan menggunakan jaringan seluler. Teknologi ini mendukung kecepatan transfer data rendah (maksimal 250 kbps), cukup untuk aplikasi yang mengirim data kecil seperti sensor, meteran listrik, atau pelacakan lokasi.
3. Sigfox:
   Sigfox adalah teknologi LPWAN yang fokus pada pengiriman data jarak jauh dengan konsumsi daya yang sangat rendah. Menggunakan spektrum ISM tanpa lisensi, Sigfox memiliki jangkauan yang luas dan menggunakan jaringan berbasis cloud untuk komunikasi antara perangkat IoT dan stasiun basis.
4. LTE-M (LTE Cat-M1):
   LTE-M adalah teknologi LPWAN yang menggunakan jaringan seluler untuk mendukung koneksi perangkat IoT dengan kecepatan yang lebih tinggi. LTE-M mendukung kecepatan transfer data hingga 1 Mbps, lebih tinggi dibandingkan teknologi LPWAN lainnya. Ini membuat LTE-M cocok untuk aplikasi yang memerlukan kecepatan data yang lebih tinggi.
5. Weightless:
   Weightless adalah teknologi LPWAN yang dirancang untuk menghubungkan perangkat IoT dengan komunikasi jarak jauh dan konsumsi daya yang rendah. Weightless adalah protokol terbuka, yang memungkinkan pengembang untuk mengimplementasikan teknologi ini tanpa biaya lisensi.

Perbedaan Antara LPWAN dan LoRaWAN

LPWAN adalah kategori umum yang mencakup berbagai teknologi jaringan untuk komunikasi jarak jauh dengan konsumsi daya rendah. Di sisi lain, LoRaWAN adalah salah satu protokol spesifik dalam kategori LPWAN yang menggunakan teknologi LoRa. Berikut adalah tabel perbedaan antara LPWAN dan LoRaWAN:

Kesimpulan

LPWAN merupakan solusi yang sangat efektif untuk menghubungkan perangkat IoT dalam berbagai skenario dimana konektivitas jarak jauh dan efisiensi daya sangat penting. Dengan kemampuan jangkauan yang luas, konsumsi daya yang rendah, dan penetrasi sinyal yang kuat, LPWAN menjadi pilihan ideal untuk banyak aplikasi, dari pelacakan aset hingga sistem pemantauan lingkungan.

Di tengah perkembangan teknologi yang pesat, adopsi LPWAN akan terus meningkat, mendukung berbagai sektor industri dalam mencapai efisiensi operasional dan keberlanjutan. Memahami berbagai jenis LPWAN dan perbedaannya, seperti antara LPWAN dan LoRaWAN, akan membantu bisnis dalam memilih solusi yang paling sesuai untuk kebutuhan mereka. Dengan inovasi dan kolaborasi yang terus berlanjut, masa depan komunikasi IoT terlihat lebih cerah dengan LPWAN sebagai salah satu pilar utamanya.