Economize milhões por ano com gateways de nível de operadora.

Principais parâmetros dos gateways LoRaWAN® de nível de operadora 

Muitos engenheiros de telecomunicações foram treinados ou estão cientes dos requisitos de nível de operadora (Carrier Grade) introduzidos no final da década de 1990 para garantir que os equipamentos de telecomunicações sejam desenvolvidos e testados de acordo com padrões de missão crítica, visto que a subsistência e as operações de pessoas, empresas e governos dependem deles. Os requisitos iniciais de nível de operadora (Carrier Grade) focavam-se em infraestruturas públicas de telecomunicações com fio e, posteriormente, sem fio. Mais tarde, os mesmos requisitos de nível de operadora (Carrier Grade) foram adotados para infraestruturas críticas como VoIP e a Internet em geral.

As especificações clássicas de nível de operadora de telecomunicações focam na rede. Disponibilidade (os chamados 5 9s ou 6 9s); Desempenho (Melhores indicadores-chave de desempenho para o tipo de produto); Total (produto e rede); e Manutenção (Operação e evolução). Para que qualquer produto atenda aos requisitos de nível de operadora, existem muitos padrões e especificações de produto relativos que ele precisa cumprir, dependendo da rede e da implantação. No entanto, existem 12 áreas principais que qualquer produto de nível de operadora deve abordar. Os desenvolvedores e operadores também devem compreender a Gateway LoRaWAN de nível de operadora Implementação do projeto, especificações e sua importância. A Figura 1 representa quatro projetos de gateways LoRaWAN que atendem aos requisitos de desempenho da Carrier Grid mencionados anteriormente.

                   Figura 1: Gateways LoRaWAN de nível de operadora, nos formatos Mega, Macro, Móvel e Cabo.

A seguir estão as áreas importantes que todo desenvolvedor deve considerar ao projetar e testar Gateways LoRaWAN®Antes de implantar os gateways LoRaWAN®, cada operadora deve verificar se pretende operá-los por 5 a 10 anos sem interrupções significativas, problemas frequentes, visitas técnicas ou baixo desempenho, fatores que levam a aumentos consideráveis ​​nos custos operacionais ou à substituição prematura dos equipamentos.

1. O gateway suporta uma disponibilidade mínima de 9% (5 noves) ou 0.99999% (tempo máximo de inatividade de 5 minutos por ano)?

2. O gateway atende ao tempo médio entre falhas (MTBF) de mais de 15 anos, com base no projeto e na análise de falhas ao longo do tempo (FIT)?

3. O Gateway suporta todas as atualizações e upgrades de software e firmware, configurações e provisionamento remotamente e de forma autônoma, sem a necessidade de visita ao local do Gateway (uma única visita pode ser mais cara do que o próprio Gateway e levar dias devido à localização, acessibilidade e condições climáticas)?

4. O gateway monitora seus subsistemas digitais, de rádio, modem 3G/4G, backhaul e de alimentação para garantir que funcionem normalmente e, caso contrário, emite um alarme indicando qual subsistema gerou o alarme ou falhou e quais são as próximas etapas corretivas?

5. O Gateway causa interferência em outros tipos de sistemas sem fio, especialmente nas bandas licenciadas, porque o Gateway não possui um filtro passa-banda de RF adequado em sua antena (o que acarreta o risco de afetar toda a transmissão). Rede LoRaWAN® (A FCC ou outros órgãos reguladores podem interromper o funcionamento do sistema até que a interferência seja resolvida.)

6. Outros sistemas sem fio (3G, 4G, 5G, rádio FM, rádio pública digital, transmissão de TV, retransmissão de GPS, etc.) causam interferência no gateway por ele não possuir filtros passa-banda de RF adequados em sua antena, reduzindo efetivamente a cobertura da rede LoRaWAN®, a confiabilidade da recepção, a estabilidade geral da rede e, em muitos casos, danificando os circuitos LNA do gateway?

7. O Gateway e o Rede LoRaWAN® Incorporar medidas de segurança para garantir que o desempenho e a segurança da rede não sejam comprometidos em nenhum nível e que os dados coletados estejam protegidos?

8. É o Gateway O design, as funcionalidades e o desempenho são otimizados para uma implementação e operação específicas do cliente (ou é um modelo "tamanho único") para economizar custos significativos de implementação e operação anual, já que o custo do gateway representa apenas 5% a 15% do custo total do operador quando amortizado em 5 a 7 anos?

9. O design do gateway, backhaul e modems 3G, 4G e 5G suportam a evolução de padrões e produtos pelos próximos 5 a 10 anos? Em particular, os modems 3G, 4G e 5G são certificados pelas operadoras de telefonia celular globais e serão compatíveis com as versões LTE lançadas pelas operadoras nos próximos 5 a 10 anos? É por isso que os fornecedores de gateways devem usar modems 4G CAT-6 para garantir o desempenho ideal de recepção e transmissão com MIMO e suporte de longo prazo das operadoras.

10. O gateway possui todas as suas interfaces externas protegidas contra ESD e raios? O gateway atende aos requisitos regulamentares e de segurança nacionais e regionais (os requisitos de segurança podem acarretar responsabilidade criminal e invalidar o seguro comercial do operador caso o gateway cause danos)?

11. O Gateway atende aos requisitos IP67, suporta umidade relativa de 5% a 100%, opera de -40 °C a +60 °C sem degradação e suporta inicialização a frio a -40 °C (ligar após 4 horas ou mais em uma temperatura de -40 °C)? Além disso, o Gateway opera normalmente e atende às suas especificações em toda a faixa de tensão de entrada e nos "quatro extremos", definidos como uma combinação de tensão e temperatura mínimas e máximas de operação?

12. O Gateway suporta Operação, Administração e Manutenção (OA&M) abrangentes em nível de rede em toda a rede LoRaWAN® para garantir ao Operador o menor Custo Operacional ou Custo Total de Propriedade?

Se os gateways selecionados para a rede IoT não atenderem aos requisitos acima, esses gateways custarão significativamente mais ao operador anualmente e, pior ainda, seus custos aumentarão ano a ano à medida que a idade do produto se tornar menos confiável, causando mais tempo de inatividade do equipamento.

Fatores de custo para operadoras de rede LoRaWAN® 

As operadoras de telefonia celular tradicionais têm, em média, 30 anos de experiência em implantação e operação, e otimizaram seu modelo para garantir que a Estação Base escolhida ofereça alto desempenho, disponibilidade de rede e baixo custo operacional. Elas não optam pelas Estações Base de menor preço, pois sabem que o desempenho da rede, o custo operacional e o custo total da rede serão prejudicados. Isso não só as tornaria menos competitivas, como também resultaria na perda de clientes para a concorrência e na impossibilidade de reinvestir no crescimento e aprimoramento da rede. Por esse motivo, todas as operadoras de telefonia móvel protegem o custo real da rede e a forma como a otimizaram – esse é um dos principais indicadores que determinam não apenas a lucratividade, mas também o crescimento futuro, a expansão de mercado, parcerias e fusões e aquisições.

Atualmente, alguns operadores de LoRaWAN® precisam reparar ou substituir seus gateways LoRaWAN® após apenas 1 a 3 anos de operação. É importante ressaltar que o custo de substituição dos gateways LoRaWAN®, na maioria dos casos, é superior ao custo dos próprios gateways. Além disso, o custo adicional decorrente da qualidade inferior dos gateways LoRaWAN® aumenta o custo operacional anual da rede LoRaWAN® em, no mínimo, 25% e, em alguns casos, em mais de 100%.

 Figura 2: LoRaWAN® Implantação de gateways em torre de telecomunicações de 33,5 metros (110 pés) utilizando um guindaste de lança telescópica.

Agora, vamos analisar como o Custo Total da Rede para a operadora é afetado por apenas dois parâmetros: Desempenho e Confiabilidade do Rádio Gateway. O custo típico de uma rede LoRaWAN® para uma cidade de porte médio com 1.25 milhão de habitantes, como Calgary, no Canadá, é apresentado na tabela abaixo.

Os dados fornecidos na tabela representam uma boa aproximação do desempenho e custo reais da rede, considerando que a operadora tem como foco a otimização do custo total da rede. Qualquer pessoa que desejar ajustar algum dos parâmetros ou dados pode fazê-lo. Baixe o arquivo XLS do site da TEKTELIC. site para uso próprio.

Tabela 1: Valores típicos de custos simplificados de redes LoRaWAN

O custo anual para operar um Rede LoRaWAN® Para uma cidade de tamanho e densidade semelhantes a Calgary, o custo total é estimado em US$ 1.38 milhão, conforme apresentado na Tabela 1. Aqui, assumimos que todos os gateways implantados atendem aos requisitos de telecomunicações. Grau de portadora O desempenho foi previamente discutido neste artigo. Em particular, assumimos que o desempenho do rádio do gateway LoRaWAN não é degradado devido à sensibilidade subótima do receptor ou transmissor, linearidade ou outras deficiências. Também assumimos que os sistemas sem fio colocalizados não interferem nos sinais de recepção LoRaWAN e que os gateways LoRaWAN são confiáveis ​​e não exigem visitas adicionais ao local, além de uma visita de manutenção típica a cada 24 meses.

Vale ressaltar que o custo do gateway LoRaWAN, como percentual do custo total da rede, é de apenas 3.3% ao ano, quando amortizado em 7 anos. Para algumas redes LoRaWAN, esse número pode ser ainda menor, mas raramente ultrapassa 10%. Em outras palavras, o custo operacional de uma rede LoRaWAN depende muito da qualidade e confiabilidade dos gateways LoRaWAN implantados, mas não é tão sensível ao custo real dos gateways em si, já que representa uma pequena porcentagem do custo total da rede LoRaWAN.

De fato, o custo amortizado do gateway LoRaWAN é muito baixo em comparação com o custo total da rede LoRaWAN, mesmo que seja amortizado em 5 anos em vez de 7. No entanto, o custo total da rede LoRaWAN depende muito do desempenho e da confiabilidade dos rádios dos gateways LoRaWAN.

Para ilustrar o quanto o custo total da rede LoRaWAN depende do desempenho do próprio gateway, vamos reduzir o raio efetivo do gateway LoRaWAN devido ao desempenho inferior do rádio e, ao mesmo tempo, aumentar o número de visitas técnicas devido à menor confiabilidade do gateway LoRaWAN (alarmes, falhas, substituição gratuita do gateway, atualizações manuais de software e outros fatores que elevam os custos) e aos custos adicionais de mão de obra.

A Tabela 2 abaixo demonstra claramente a sensibilidade do custo da rede LoRaWAN® ao desempenho e à confiabilidade do rádio gateway. Se o raio de alcance dos gateways LoRaWAN for reduzido em 30%, uma redução insignificante em termos de dB, o custo total da rede LoRaWAN dobrará aproximadamente para US$ 2.8 milhões por ano! E se cada site LoRaWAN® exigir uma visita a cada 5 meses, ou 2.5 visitas por ano, o custo total da rede LoRaWAN aumentará ainda mais em US$ 430 mil por ano! Esses são aumentos de custo anuais significativos que não agregam valor ao operador ou aos seus clientes. Podemos pensar em um serviço de entrega como a FedEx, onde apenas metade dos veículos está funcionando e a outra metade está sempre em manutenção, mas os pagamentos são feitos regularmente para toda a frota.

Tabela 2: Custo da rede LoRaWAN® em função do desempenho e confiabilidade inferiores do rádio

A Tabela 3 indica o custo incremental da rede LoRaWAN® em função do baixo desempenho e confiabilidade do rádio, quando comparado ao desempenho ideal de um gateway LoRaWAN de nível de operadora. Ambas as tabelas demonstram claramente o valor de um gateway de nível de operadora e seu desempenho considerando dois parâmetros, mas existem mais de 15 fatores que impactam o custo total de propriedade da rede da operadora.

Tabela 3: Custo incremental da rede LoRaWAN® em função do desempenho e confiabilidade inferiores do rádio

Um aumento de 25%, 50% ou 100% no custo anual da rede da operadora é significativo ou prejudicial ao sucesso da operadora LoRaWAN®? A resposta depende se a rede LoRaWAN® é experimental e usada para Prova de Conceito (POC), teste inicial ou se é grande e comercial. Por exemplo, se uma rede LoRaWAN® for pequena e usada para uma POC sem clientes reais, não precisar atender a um Acordo de Nível de Serviço (SLA) específico e tiver apenas alguns gateways LoRaWAN®, então não haverá impacto real nos clientes e o custo anual incremental para operar uma rede experimental de POC será muito baixo. Pode haver um bom motivo para isso – seria possível adquirir gateways LoRaWAN® de menor custo ou soluções completas para testar o caso de uso, realizar demonstrações para clientes ou operar a rede em paralelo durante a negociação com outros fornecedores de gateways. Na maioria dos casos, uma rede de teste ou POC não custa muito e não representa um risco significativo para os negócios futuros da operadora ou da empresa.

No entanto, se a operadora ou empresa implantar grandes redes comerciais LoRaWAN® com centenas ou mesmo milhares de gateways LoRaWAN®, sua prioridade será manter o custo operacional anual baixo, o que equivale ao custo total da rede. Para isso, precisam implantar os gateways LoRaWAN® de nível de operadora mais confiáveis ​​e com o melhor desempenho, conforme apresentado nas Tabelas 1, 2 e 3.

Implantação de Gateways LoRaWAN® de nível de operadora Isso resultará não apenas no menor custo total de rede para as operadoras, mas o Gateway de Nível de Operadora também proporcionará a melhor cobertura prática em ambientes internos e externos, alta confiabilidade e disponibilidade da rede, baixa interferência, menos retransmissões de dispositivos e maior duração da bateria dos dispositivos.

O sucesso de uma operadora de telefonia móvel típica depende da melhor cobertura, do nível de serviço mais confiável e do menor custo total de propriedade da rede. Essa tem sido a fórmula vencedora para a maioria das operadoras de telefonia celular globais por mais de 30 anos, e ainda se aplica às operadoras de telefonia celular hoje. A maioria dos profissionais de telecomunicações acredita que isso também se aplica às operadoras e empresas que utilizam LoRaWAN®.