IoT devices and LPWAN

Schermafbeelding 2017-11-22 om 11.55.00.png

Quest for metrics

We've been on a quest for collecting sensor metrics for years now. Having data and being able to analyse vast amounts of data provide insights and competitive advantage to name a few.

The upheaval of these small and relatively cheap Internet of Things devices can contribute to our hunger for data, but connecting our devices pose practical problems: How do you create a reliable data-path in terms of connectivity? How do you keep your things power efficient so they can go on for years on a single battery. How do you create a truly open sensor platform and avoid any lock-in from vendors and data-silos? Most of the current IoT devices are consumer centric and rely on a direct connection to the consumer LAN. This makes them way too complex, expensive, and unreliable - These devices should be dumb as bricks, cheap as dirt, and reliable as my dad's first Volvo.

The problem with local networks

We connect most devices to our local Radio Frequency (RF) network: Wireless Personal Area Networks (WPANs). We can make a distinction in high and low frequency techniques within these WPANs. In the GHz range we see WiFi, Bluetooth (LE) and Zigbee protocols. At the sub-GHz range we see communication protocols like Z-Wave and NFC for connectivity. Range is always a problem, but we can extend our local WPANs using mesh-networks or extenders.

But the problem with WPANs it that they are noisy and saturated (WiFi drop anyone?). They are inherent complex, or they will inherit this complexity when they travel from a RF bridge to your LAN. Another problem we need to tackle is that the GHz ranges are power hungry: high bit-rates come at a cost. We usually mitigate problems with retry/resend algorithms or power saving strategies, but we are still prolonging the inevitable of running out of power. Also, GHz signals will not travel very far without special equipment. Our domestic sub-Ghz are also range-crippled due to power limitations, cheap chipsets and poor antenna setups. We indeed need to step up our long range game.

Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) is a type of wireless telecommunication designed to allow long range communications at a very low bit rate. Modulating at low bit rates requires very little power and can propagate over distance. The LPWAN intended use is for small connected devices only. These devices do not have a lot of muscle. They just need to read one or more sensors on an event, and make sure these collected metrics are send to a central data hub.

LPWAN History

Looking at LPWAN history we see some commercial available M2M data-communications in the sub-GHz bands over the previous years:

  • 1960s - Semaphone / Pager networks
  • 1985 - 1G telephony
  • 1992 and up - 2G/2.5G/3G (GPRS, EDGE, HSPA)
  • 2010 - Sigfox (mostly EU), Ingenu/OnRamp (US only)
  • 2014 - Lora(WAN), Symphony Link
  • 2015 - LTE-M, NB-IoT (3GPP)
  • 2018 and up - 5G sub-bands, Wi-Fi-HaLow

We need to address the distinction between the use of licensed and unlicensed RF spectrum. Within the radio spectrum we see specials regions which have an intended use other than state controlled telecommunication. We call these regions Industrial, Scientific and Medical (ISM) radio bands and examples are the application of microwaves or radiology. Non-ISM usage is mostly for license-free telecommunications like DECT, WiFi, amateur astronomy, CB radio (taxis). Not regulated communication could mean collisions (cross-talk), but we see that most communication protocols can mitigate most of these problems like duty-cycles, back-off algorithms, or just saying "over" when using push-to-talk radio.

Modern low-bit LPWAN techniques with rigid protocols will provide a stable network for our long lasting battery powered (5+ years easily) sensors. We feed those signals into the BI systems, even from those hard to reach places.

LPWAN types

Right now we can distinguish three types of LPWAN providers:

  1. Customer supplied WPAN:
    Reuse of on-prem Bluetooth LE, Z-Wave, and to some extend Zigbee;
    We still need access to some local LAN to upstream data to the cloud;
    Customer already paid for the infra.
  2. Vendor supplied LPWAN:
    LoRaWAN, Symphony in the ISM spectrum;
    Bring-Your-Own gateway and antenna;
    Need to pay for the infra;
    Can place additional infra.
  3. Network Operator LPWAN:
    Sigfox, LTE-M, NB-IoT, LoRaWAN;
    Optional use of regulated non-ISM commercial spectrum;
    Telco has some sort of subscription model;
    Use network as-is. Cannot boost signals.

Cost drivers

Looking at LPWAN cost drivers you can break it down into three sections: hardware, connectivity fees, and infrastructure.

ad 1) You need to fit some RF hardware module onto your device to talk to world. This will cost depending on technology somewhere between €5 and €15 /device. 
ad 2) When using Network Operator or Telco provided LPWAN, you roughly have to take a monthly per-device fee between €1 and €5 into account but you will not have to pay for the infra. Also, you could face a steep one-off entry fee when they sign you up for the very first time.
ad 3) When using Vendor supplied LPWAN (so the BYO vendor infrastructure) you will see some €1000-€1500 per every gateway placement, not taking any possible monthly fees into account for middleware per device.

Picking technology

So what technique do you pick and what kind of hardware do you use in your project? There's a number of variables you need to consider, and in the end it is not a very simple equations to solve since a lot of variables are also interdependent.

For each and every business case there are some topics to take into consideration when choosing LPWAN technology.

  • Technology Readiness Level
    What is the readiness level of your project's hardware and connectivity? Can we steadily grow our laboratory proof-of-concept into the real world?  
  • Power availability and consumption
    Do we have a collector/sensor/tranceiver which we can connect to the mains? Are we battery powered? Do we need to send near-time sensor data at what intervals?
  • LPWAN availability and stability
    Can we use a Telco supplied LPWAN at the scene? Can we use our own since we are somewhat geo-restricted to a site?
  • Physical placement sensors
    What is the physical space we can work with? Can we get a bulky battery on the site. Can we split the sensors/collector/tranceivers?
  • Hardware off-the-shelve versus custom versus hybrid
    Can we use an existing device? Do we have to go custom, or can we take best of both worlds. What about firmwares? What about OTA updates?
  • Cost drivers
    The old CAPEX/OPEX discussion. Are we accepting a per month per device when opting for Telco LPWAN. What about maintenance when we have our own infrastructure in place?
  • Vendor lock-in and data-silos
    Can I still get my data out next year? What about integration?
  • Scaling and manageability problems
    How does my single stack scale when we have thousands of devices in the wild. What about on-boarding and security issues?
  • Time-to-market
    Do we have the time to wait for NB-IoT? Or for 5G? Can we wait for or afford custom hardware now?

Design considerations

Apart from the architect mantras on obvious design patterns and avoiding embedded complexity, we at Oblivion try to create a clean data-path in which LPWAN is only a section. Agreed, it is an important section, but it only needs to provide a means for the metrics to travel upstream to a data-hub for further processing.

We use AWS centered buildingblocks. A run-of-the-mill IoT data-path will utilize AWS IoT, ECS, Lambda, RDS, API Gateway, S3 storage, analytics, monitoring and billing to name a few. We need this chain before we can present the data - or its derivatives - through UI and M2M-service interfaces. All AWS elements which - to be frank from an architectural perspective - in themselves could also be replaced by their counterparts.

 

-- This article is an excerpt from my presentation Connecting Smart Cities using LPWAN

Onze DevOps Competence in de media!

De groei van Oblivion Cloud Control blijft niet onopgemerkt. Diverse media pikken het op, en gezien het grote aantal reacties die we krijgen, worden deze echt breed en goed gelezen. Wat je dan ziet is dat mensen die ons nog kennen van de start in 1998 blij voor ons zijn en soms zelfs een beetje trots, omdat zij er indirect ook aan hebben bijgedragen. (Waarvoor dank!) 

Cloudspecialist Oblivion Cloud Control ontving deze week van AWS het DevOps Competence-certificaat. Om het certificaat te bemachtigen wordt kennis en ervaring objectief getoetst door een externe onafhankelijke auditor.

Eerder dit jaar introduceerde Amazon Web Services de ‘competences’ in het partnerprogramma. Met de groei van het aantal Amazon Web Services-partners, wil Amazon meer differentiatie aanbieden in zijn partners, om klantvragen en partners beter te matchen. De competentiestructuur helpt daar volgens het bedrijf bij. Competenties zijn uitsluitend te behalen door Advanced en Premier-AWS partners.

Klantcases

Om de DevOps-competentie te behalen moest Oblivion Cloud Control minimaal vier klantcases aanleveren uit de afgelopen twaalf maanden. Deze klantcases werden kritisch getoetst op de mate waarin Oblivion Cloud Control heeft geholpen met cloudvraagstukken, waarbij het bedrijf gebruik maakte van AWS-tools. De cases en ervaring werd vervolgens samen met de auditor uitgediept aan de hand van de formeel vastgestelde lijst met eisen. 

‘We zijn trots dat we na weken hard werken door ons DevOps Competence team, deze competentie hebben bemachtigd. Het is vrij uniek in de Benelux op dit moment. Het was intensief, maar we hebben de smaak te pakken en willen zeker gaan voor nog een competence in 2018’, vertelt Edwin van Nuil, managing director bij Oblivion Cloud Control. 

Oblivion Cloud Control, gevestigd in Apeldoorn en Amsterdam, richt zich 100% op cloud vraagstukken en is een van de eerste Amazon Web Services Consulting partners in Nederland. Naast Amazon Web Services is Oblivion Cloud Control tevens implementatiepartner van complementaire platformen en diensten als onder meer Okta Identity, Trend Micro en CloudHealth.

 

Amsterdam, here we are!

Weer een mooie nieuwe stap: we openen een nieuwe vestiging in Amsterdam! Onze succesvolle dochter Oblivion Cloud Control heeft haar intrek genomen in een prachtige locatie aan de mr Treublaan. Het is nu nog wat kaal, maar daar wordt hard aan gewerkt. De naam van het pand is vrij toepasselijk: The Cloud en onze bovenbuurman niet geheel toevallig Amazon. :-)

Zin om een keer koffie te komen drinken? Neem even contact op!

Amsterdam_occ.png

Concours D'elegance - Paleis Het Loo 1 en 2 juli 2017

We organiseren natuurlijk wel vaker leuke evenementen, onze zomer barbecues zijn in die zin altijd druk bezocht. En we hebben voor deze zomer weer wat nieuws bedacht! We gaan deelnemen aan het 13e Concours D’elegance bij Paleis Het Loo. Want wat is er leuker dan op een mooie dag met het hele gezin langs oldtimers slenteren met op de achtergrond het prachtige Paleis Het Loo? 

Oblivion neemt deel aan dit evenement met een mooie Hospitality Tent. Lees: wij staan met de nodige hapjes en drankjes klaar voor onze relaties. Er is van alles te beleven. Naast het Concours is ook Het Loo geopend en kunnen de tuinen worden bezocht. Als het weer een beetje meewerkt wordt het een prachtig weekend!

In het midden van het terrein zal een catwalk van ruim 30 meter worden gebouwd waar niet alleen modeshows zullen plaatsvinden maar waar ook dagelijks automobielen over heen zullen rijden. Onder leiding van Werner Budding en Dick Braakhekke worden er bijzondere presentaties en interviews gehouden. 

We maken er vanuit Oblivion een heel informeel programma van: kinderen en andere familie leden van relaties zijn dan ook uitdrukkelijk van harte uitgenodigd! Meer informatie over het programma / de activiteiten etc treft u aan op: http://www.concourselegance.com/nl/ 

We zouden het heel erg leuk vinden als we u samen met uw gezin mogen verwelkomen. Stuur een berichtje aan Yvette Duijs (duijs@oblivion.nl) en geef aan hoeveel kaartjes u wilt ontvangen. Wij zorgen er dan voor dat u deze op tijd in huis hebt.  

Energie in beeld - verbazing, actie, dan pas besparing

Bij EnergyAlert houden we ons al meer dan 12 jaar bezig met het verwerken van energieverbruik data. In het groot. En geloof het of niet, maar dat wordt nog een keertje hip.. We merken het aan de zeer sterke toename in de vraag. We verwachten dit jaar met meer dan 100% te groeien en we vragen ons best wel eens af ‘waarom?’

Wij meten en verzamelen energieverbruik data en brengen dat voor klanten (zakelijk en particulier) in beeld. In de geijkte (informatieve) grafieken en in mooie infographics. Tot nu toe hebben we altijd gedacht dat het mensen niet echt interesseert wat ze nu precies verbruiken. Maar het vertrouwen in energieleveranciers daalt en mensen die zonnepanelen hebben aangeschaft zijn oprecht geïnteresseerd in wat die panelen opleveren. Ook zakelijk wordt het steeds belangrijker om gedetailleerd inzicht te hebben. En dat is goed nieuws. Want inzicht leidt tot verbazing en verbazing leidt tot actie. En die actie leidt tot besparing.

Toch is de reden voor de sterke stijging bij EnergyAlert niet alleen afhankelijk van de vraag van de klanten. Andere bedrijven die zich bezighouden in hetzelfde speelveld komen erachter dat het ‘in het groot verwerken van data’ toch niet zo makkelijk is als het lijkt. Zeker niet als je alle regels rondom privacy netjes wilt waarborgen en de applicaties lekker snel moeten blijven werken.

Het gaat vaak stuk als het groot wordt. En dat wordt nu soms pijnlijk duidelijk. Wij hebben een oplossing!

We zijn inmiddels een belangrijke speler in dit veld. De serieuze energieconsultants begrijpen dat je niet meer af kunt met een 'standaard pakket’ maar dat je om echt het verschil te maken meerdere databronnen moet kunnen combineren om betere conclusies te trekken. De tijd dat je alleen maar naar de verbruiksdata kijkt, ligt echt achter ons. Dus stappen de adviseurs over naar ons. Soms nog wat voorzichtig met enkele duizenden aansluitingen. Soms meteen all in. De belangrijkste reden: wij ontwikkelen full force door. We zijn de grootste onafhankelijke ODA (en mogen daarmee Slimme Meters uitlezen). Zo komen we bijvoorbeeld ook met betaalbare en schaalbare binnentemperatuur metingen (om goede adviezen rondom verwarming / koeling te kunnen faciliteren) en brengen we een tussenmeter op de markt. En alle ervaring die we hebben stoppen we in de gehele keten. 

Resultaat: een oplossing die doet wat je ervan mag verwachten. En waarbij de gehele keten echt is afgedekt. Van machtiging van de klant tot aan het advies voor verbetering en de controle of dat ook gelukt is. Het hele traject hebben we in de hand. En daarmee maken we echt het verschil.

Wij schrikken niet meer zo snel. We zijn van huis uit een software ontwikkelaar die voor grote multinationals bedrijfskritische schaalbare applicaties mag ontwikkelen. Als je daar de meer dan 12 jaar ervaring in de energiesector bij optelt, dan zien steeds meer partijen dat wij dit echt goed snappen. En dan is het ook wel heel prettig dat de mannen van Oblivion Cloud Control een paar kamers verderop zitten en meekijken als het gaat om schaalbaarheid en big data. Meer weten? Kom een keer langs voor koffie!

Amazon Alexa presentatie - New York

Half januari j.l. vond de NRF in New York plaats. De grootste retail beurs ter wereld. Oblivion was erbij, niet om de beurs te bezoeken maar om op het kantoor van Amazon (letterlijk naast the Empire state building) een presentatie te geven over Oblivion Cloud Control en de nieuwe ontwikkelingen op het gebied van de Echo, Alexa. De doelgroep: 55 retailers uit de Benelux. In onze visie wordt 'spraak' de nieuwe interface. En dan is het leuk om dat te mogen presenteren!

De presentatie sloeg aan. Met name de mogelijkheid om skills te ontwikkelen (zoals er Apps bestaan op de telefoon, zo bestaan er Skills voor Alexa) spreekt tot de verbeelding. 

 New York Skyline - Foto Eric Carbijn

New York Skyline - Foto Eric Carbijn

Uiteindelijk zal Alexa de spil worden in een Home automation systeem. Ook in de ouderenzorg zijn de mogelijkheden groot. We hebben intern aan onze eigen mensen 20 Echo Dots uitgedeeld en het effect is dat we de eerste Nederlandse skills al hebben draaien.. 

Wat is het / wat kan het?
De Alexa Dot is een kleine schijf ter grootte van een ijshockeypuck. (Retail prijs: $49,-) Ze luistert continue naar het 'wakeword', standaard is dat Alexa. Daarna kan een vraag worden gesteld of een commando gegeven. Het is een 'open' systeem en daarmee vrij te koppelen aan andere applicaties. "Alexa play Sting on Spotify". "Alexa volume up". Ook IFTT wordt ondersteund, dus de Somfy zonnewering, de Nest thermostaat of de Philips Hue lampen zijn vlot te koppelen. De bediening is erg intuïtief en in no time  onder de knie. Het bijzondere is dat Alexa op AI gebaseerd is en daarmee geen strikte commando's verwacht. Je zinnen worden geïnterpreteerd en opgevolgd. Zeker nog niet vlekkeloos, maar absoluut veelbelovend. Naast de relatief kleine Dot bestaan er ook grotere versies die geluid mooier weergeven.   

Ook eens meekijken / uitproberen? "Alexa, please call Oblivion!"