Risparmia milioni all'anno con gateway di livello carrier.

Parametri chiave dei gateway LoRaWAN® di livello carrier 

Molti ingegneri delle telecomunicazioni hanno ricevuto una formazione o sono a conoscenza dei requisiti Carrier Grade, introdotti alla fine degli anni '1990 per garantire che le apparecchiature di telecomunicazione siano sviluppate e testate secondo standard di importanza critica, poiché da esse dipendono le attività e i servizi di persone, aziende e istituzioni governative. I requisiti Carrier Grade iniziali erano incentrati sulle infrastrutture di telecomunicazione pubbliche via cavo e, successivamente, su quelle wireless. In seguito, gli stessi requisiti Carrier Grade sono stati adottati per infrastrutture critiche come il VoIP e Internet in generale.

Le classiche specifiche Carrier Grade per le telecomunicazioni si concentrano sulla rete Disponibilità (i cosiddetti 5 9 o 6 9); Cookie di prestazione (migliori indicatori chiave di prestazione per la tipologia di prodotto); Sicurezza  (prodotto e rete); e Manutenzione (funzionamento ed evoluzione). Affinché un prodotto soddisfi i requisiti di livello Carrier, deve soddisfare numerosi standard relativi e specifiche di prodotto a seconda della rete e dell'implementazione. Tuttavia, ci sono 12 aree chiave che qualsiasi prodotto di livello Carrier deve affrontare. Gli sviluppatori e gli operatori dovrebbero anche comprendere Gateway LoRaWAN di livello carrier Implementazione del progetto, specifiche e loro importanza. La Figura 1 rappresenta quattro progetti di gateway LoRaWAN che soddisfano i requisiti di prestazioni di Carrier Grate menzionati in precedenza.

                   Figura 1: Gateway LoRaWAN di livello carrier Mega, Macro, Mobile e Cable Strand

Di seguito sono riportate le aree importanti che ogni sviluppatore dovrebbe considerare durante la progettazione e il test Gateway LoRaWAN®Ogni operatore dovrebbe verificare, prima di implementare i gateway LoRaWAN®, se intende utilizzarli per 5-10 anni senza tempi di inattività significativi, numerosi problemi, interventi in loco o prestazioni scadenti, tutti fattori che comportano un notevole aumento dei costi operativi o la necessità di sostituire le apparecchiature ben prima del previsto.

1. Il Gateway garantisce una disponibilità minima del 99,9999% (tempo di inattività massimo di 5 minuti/anno)?

2. Il Gateway soddisfa il requisito di tempo medio tra i guasti (MTBF) superiore a 15 anni, in base alla progettazione e all'analisi dei guasti nel tempo (FIT)?

3. Il Gateway supporta tutti gli aggiornamenti e gli upgrade del software e del firmware, le configurazioni e il provisioning da remoto e in autonomia, senza la necessità di recarsi fisicamente presso la sede del Gateway (una singola visita può risultare più costosa del Gateway stesso e richiedere giorni a causa della posizione, dell'accessibilità e delle condizioni meteorologiche)?

4. Il Gateway monitora i suoi sottosistemi Digitale, Radio, Modem 3G-4G, Backhaul e Alimentazione per assicurarsi che funzionino correttamente e, in caso contrario, genera un allarme indicando quale sottosistema ha generato l'allarme o ha riscontrato un guasto e quali sono le successive azioni correttive?

5. Il Gateway causa interferenze ad altri tipi di sistemi wireless, in particolare nelle bande con licenza, perché il Gateway non ha un filtro passa-banda RF adeguato sulla sua antenna (che corre il rischio di avere l'intero Rete LoRaWAN® (chiuso dalla FCC o da altri organismi di regolamentazione fino a quando l'interferenza non sarà risolta)?

6. Altri sistemi wireless (3G, 4G, 5G, radio FM, radio pubblica digitale, trasmissioni TV, ritrasmissione GPS, ecc.) causano interferenze al Gateway perché quest'ultimo non dispone di filtri passa-banda RF adeguati sulla sua antenna, riducendo di fatto la copertura della rete LoRaWAN®, l'affidabilità della ricezione, l'affidabilità complessiva della rete e, in molti casi, danneggiando i circuiti LNA del Gateway?

7. Il Gateway e il Rete LoRaWAN® Integrare misure di sicurezza per garantire che le prestazioni e la sicurezza della rete non possano essere compromesse a nessun livello e che i dati raccolti siano protetti?

8. È il Gateway Progettazione, funzionalità e prestazioni ottimizzate per un'implementazione e un funzionamento specifici del cliente (oppure è una soluzione "taglia unica") per ridurre significativamente i costi di implementazione e i costi operativi annuali, dato che il costo del Gateway rappresenta solo il 5-15% del costo totale dell'operatore se ammortizzato su 5-7 anni?

9. Il design del Gateway, il Backhaul e i modem 3G, 4G e 5G supportano l'evoluzione degli standard e dei prodotti per 5-10 anni? In particolare, i modem 3G, 4G e 5G sono certificati dagli operatori di telefonia mobile globali e supporteranno le versioni LTE degli operatori per i prossimi 5-10 anni? È per questo motivo che i fornitori di Gateway dovrebbero utilizzare modem 4G CAT-6 per garantire prestazioni di Rx e Tx ottimali con MIMO e supporto a lungo termine da parte degli operatori.

10. Il Gateway dispone di tutte le sue interfacce esterne protette contro scariche elettrostatiche (ESD) e fulmini? Il Gateway soddisfa i requisiti normativi e di sicurezza nazionali e regionali (i requisiti di sicurezza potrebbero comportare responsabilità penali e invalidare l'assicurazione commerciale dell'operatore qualora il Gateway causi danni)?

11. Il Gateway soddisfa i requisiti IP67, resiste a un'umidità di condensazione compresa tra il 5% e il 100%, funziona da -40˚C a +60˚C senza alcun degrado e supporta l'avvio a freddo a -40˚C (accensione dopo -40˚C per più di 4 ore)? Inoltre, il Gateway funziona normalmente e soddisfa le specifiche nell'intero intervallo di tensione di ingresso e nei "quattro punti critici", definiti come una combinazione di tensione e temperatura operative minime e massime?

12. Il Gateway supporta funzionalità complete di gestione, amministrazione e manutenzione (OA&M) a livello di rete per l'intera rete LoRaWAN® al fine di garantire all'operatore il costo operativo o il costo totale di proprietà più bassi?

Se i gateway selezionati per la rete IoT non soddisfano i requisiti sopra indicati, tali gateway costeranno all'operatore molto di più su base annua, e peggio ancora, il loro costo aumenterà di anno in anno man mano che l'età del prodotto ne riduce l'affidabilità, causando maggiori tempi di inattività delle apparecchiature.

Fattori che influenzano i costi per gli operatori di rete LoRaWAN® 

Gli operatori di telefonia mobile tradizionali vantano in media 30 anni di esperienza nell'implementazione e nella gestione delle reti e hanno ottimizzato il loro modello per garantire che la stazione base selezionata assicuri prestazioni elevate, disponibilità della rete e bassi costi operativi. Non scelgono le stazioni base più economiche perché sanno che le prestazioni della rete, i costi operativi e il costo totale della rete ne risentirebbero. Questo non solo li renderebbe meno competitivi, ma comporterebbe anche la perdita di clienti a favore della concorrenza e l'impossibilità di reinvestire nella crescita e nel miglioramento della rete. Per questo motivo, tutti gli operatori di telefonia mobile tutelano il costo reale della rete e il modo in cui lo hanno ottimizzato: si tratta di uno dei parametri chiave che determina non solo la redditività, ma anche la crescita futura, l'espansione del mercato, le partnership e le attività di fusione e acquisizione.

Oggigiorno, alcuni operatori LoRaWAN® si trovano a dover riparare o sostituire i gateway LoRaWAN® dopo soli 1-3 anni di funzionamento. È importante sottolineare che, nella maggior parte dei casi, il costo di sostituzione dei gateway LoRaWAN® è superiore al costo di acquisto degli stessi. Inoltre, il costo aggiuntivo dovuto alla qualità non ottimale dei gateway LoRaWAN® incide per un minimo del 25% e ben oltre il 100% sui costi operativi annuali della rete LoRaWAN®.

 Figura 2: LoRaWAN® Installazione di gateway su una torre di telecomunicazioni alta 33,5 metri (110 piedi) tramite una gru a braccio.

Ora, analizziamo come il costo totale della rete per l'operatore sia influenzato da soli due parametri: le prestazioni e l'affidabilità della radio gateway. Nella tabella sottostante è riportato il costo tipico di una rete LoRaWAN® per una città di medie dimensioni con 1.25 milioni di abitanti, come Calgary, in Canada.

I dati forniti nella tabella rappresentano una buona approssimazione delle prestazioni e dei costi reali della rete da parte di un operatore con l'obiettivo di ottimizzare il costo complessivo della rete. Chiunque desideri modificare uno qualsiasi dei parametri o dei dati può farlo. scaricare il file XLS da TEKTELIC sito web per uso personale.

Tabella 1: Costi tipici semplificati di una rete LoRaWAN

Il costo annuale per gestire un Rete LoRaWAN® Per una città di dimensioni e densità simili a Calgary, il costo totale è stimato in 1.38 milioni di dollari, come indicato nella Tabella 1. Qui abbiamo ipotizzato che tutti i Gateway implementati soddisfino i requisiti di telecomunicazione. Grado di portatore prestazioni precedentemente discusse in questo documento. In particolare, abbiamo ipotizzato che le prestazioni del LoRaWAN Gateway Radio non siano degradate a causa di sensibilità, linearità o altri problemi non ottimali del ricevitore o del trasmettitore. Abbiamo inoltre ipotizzato che i sistemi wireless collocati non interferiscano con i segnali LoRaWAN Receive e che i LoRaWAN Gateway siano affidabili e non richiedano ulteriori interventi in loco oltre alla tipica visita di manutenzione ogni 24 mesi.

È opportuno notare che il costo del gateway LoRaWAN, in percentuale rispetto al costo del sito, è solo del 3.3% su base annua se ammortizzato su 7 anni. Per alcune reti LoRaWAN, questa percentuale può essere anche leggermente inferiore, ma raramente supera il 10%. In altre parole, il costo operativo di una rete LoRaWAN dipende fortemente dalla qualità e dall'affidabilità dei gateway LoRaWAN installati, ma non è così sensibile al costo effettivo dei gateway LoRaWAN stessi, poiché rappresenta una piccola percentuale del costo totale della rete LoRaWAN.

In effetti, il costo ammortizzato del gateway LoRaWAN è molto basso rispetto al costo totale della rete LoRaWAN, anche se ammortizzato su 5 anni anziché 7. Tuttavia, il costo totale della rete LoRaWAN dipende fortemente dalle prestazioni radio e dall'affidabilità dei gateway LoRaWAN.

Per dimostrare quanto il costo totale della rete LoRaWAN dipenda dalle prestazioni del Gateway stesso, consideriamo la possibilità di ridurre il raggio d'azione effettivo del Gateway LoRaWAN a causa di prestazioni radio inferiori e, allo stesso tempo, di aumentare il numero di interventi in loco dovuti alla minore affidabilità del Gateway LoRaWAN (allarmi, guasti, sostituzione gratuita del Gateway, aggiornamenti software manuali e altri fattori di costo) e ai maggiori costi di manodopera.

La Tabella 2 qui sotto indica chiaramente quanto il costo della rete LoRaWAN® sia sensibile alle prestazioni e all'affidabilità del Gateway Radio. Se il raggio d'azione dei Gateway LoRaWAN viene ridotto del 30%, una riduzione insignificante in termini di dB, il costo totale della rete LoRaWAN raddoppierà approssimativamente, arrivando a 2.8 milioni di dollari all'anno! E se ogni sito LoRaWAN® richiede una visita ogni 5 mesi, ovvero 2.5 visite all'anno, il costo totale della rete LoRaWAN aumenterà ulteriormente di 430 mila dollari all'anno! Si tratta di aumenti di costo annuali significativi che non apportano alcun valore aggiunto all'operatore o ai suoi clienti. Si potrebbe pensare a un servizio di corriere come FedEx, dove solo metà dei veicoli è operativa e l'altra metà è costantemente in riparazione, ma i pagamenti vengono effettuati regolarmente per l'intera flotta.

Tabella 2: Costo della rete LoRaWAN® in funzione di prestazioni e affidabilità radio inferiori

La Tabella 3 indica il costo incrementale della rete LoRaWAN® in funzione di prestazioni e affidabilità radio scadenti rispetto alle prestazioni ottimali di un gateway LoRaWAN di livello carrier. Entrambe le tabelle indicano chiaramente il valore di un gateway di livello carrier e le sue prestazioni considerando due parametri, ma ce ne sono più di 15 che incidono sul costo totale di proprietà della rete per l'operatore.

Tabella 3: Costo incrementale della rete LoRaWAN® in funzione di prestazioni e affidabilità radio inferiori

Un aumento del 25%, 50% o 100% del costo annuo di rete per l'operatore LoRaWAN® è significativo o dannoso per il suo successo? La risposta dipende dal fatto che la rete LoRaWAN® sia sperimentale e utilizzata per una Proof of Concept (POC), una fase di test iniziale o su larga scala e a fini commerciali. Ad esempio, se una rete LoRaWAN® è di piccole dimensioni e utilizzata per una POC senza clienti reali, non necessita di supportare specifici accordi sul livello di servizio (SLA) e dispone solo di pochi gateway LoRaWAN®, allora non vi è un impatto reale sui clienti e il costo annuo incrementale per la gestione di una rete POC sperimentale di questo tipo è molto basso. Potrebbe esserci una buona ragione per farlo: si potrebbero acquistare gateway LoRaWAN® o soluzioni complete a costi inferiori per testare il caso d'uso, condurre dimostrazioni per i clienti o gestire la rete in parallelo durante le trattative con altri fornitori di gateway. Nella maggior parte dei casi, una rete di prova o POC non ha costi elevati e non comporta rischi significativi per il futuro business dell'operatore o dell'azienda.

Tuttavia, se l'operatore o l'azienda implementa grandi reti LoRaWAN® commerciali con centinaia o addirittura migliaia di gateway LoRaWAN®, la sua priorità assoluta è mantenere bassi i costi operativi annuali, che corrispondono al costo totale della rete. Per fare ciò, è necessario implementare i gateway LoRaWAN® di livello carrier più affidabili e performanti, come indicato nelle Tabelle 1, 2 e 3.

Distribuzione di Gateway LoRaWAN® di livello carrier Ciò si tradurrà non solo nel costo totale di rete più basso per gli operatori, ma il gateway di livello carrier garantirà anche la migliore copertura pratica sia all'aperto che al chiuso, elevata affidabilità e disponibilità della rete, basse interferenze, un minor numero di ritrasmissioni dei dispositivi e una maggiore durata della batteria dei dispositivi.

Il successo di un tipico operatore di telefonia mobile dipende dalla migliore copertura, dal livello di servizio più affidabile e dal costo totale di proprietà della rete più basso. Questa è stata la formula vincente per la maggior parte degli operatori di telefonia mobile a livello globale per oltre 30 anni, e lo è ancora oggi. La maggior parte dei professionisti delle telecomunicazioni ritiene che valga anche per gli operatori e le aziende che utilizzano la tecnologia LoRaWAN®.