Hükümetlerin enerji tüketimini kontrol etme ve hayati kaynakların israfını ve verimsiz tüketimini azaltma ihtiyacını giderek daha fazla fark etmesiyle, kamu hizmetlerini akıllı hale getirme gerekliliği birçok ülkede yalnızca arzu edilen bir durum değil, aynı zamanda yasadır. Elektrik, gaz ve su hizmetlerinin ihtiyaçları farklı ve son derece spesifik olmasına rağmen, her bir hizmet tipi akıllı cihazlar, bağlantı ve veri işleme kapasitesi açısından benzer temel teknolojiler gerektirir.
Her türden kamu hizmeti şirketinin, müşteri deneyimine zarar vermeyecek şekilde israfı en aza indirmek ve bunun yerine müşterilerin hizmet sağlayıcılarıyla olan deneyimini geliştirmek için akıllı teknolojilerin uygulanmasında öncülük etmesi gerekir. Nihayetinde, kamu hizmeti sağlayıcılarının, akıllı sayaçlarının destekleyebileceği performans ve hizmetlere dayalı olarak tekliflerini farklılaştırabilmeleri mümkündür. Bu, akıllı yardımcı program dağıtımlarının nihai hedefi olarak düşünülmelidir.
Kamu yönetimleri ve yerel yöneticiler imzalanan küresel antlaşmalar nedeniyle sera gazı emisyonlarını azaltmak, doğayı ve kaynakları korumak, enerji tüketimini azaltmak için baskıyla karşı karşıyadır. Kaynakların sınırlılığı ve kentsel alanların nüfusu artmaya devam ettikçe yerel yönetimlerin daha fazla yatırıma ve operasyonlarını iyileştirmeye ihtiyacı vardır. Kamu hizmetlerini doğru ve verimli şekilde kullandırabilmek için internet tabanlı (IOT) uygulamaların daha yaygın kullanımıyla dijital geçişe imkan sağlanacaktır. Su kaynaklarının verimli kullanabilmesi, kaçakların tespiti, gaz kaçakların tespiti, elektrik tüketimi ve arızaların tespiti ve elektrik/gaz/su saatlerinin okunması artık IOT tabanlı uygulamalarla yapılmak istenmektedir. Kamu hizmetlerinin devamlılığı ve sürekliliği için bu tip donanımların ve yazılımların birlikte çalışabilirlik ve ölçeklendirme problemleri olmaması, sağlam, güvenilir, uzun ömürlü olması ve işletmelerce kurulumu ve bakımı işletmesi kolay olması beklenmektedir. Kamu yönetimleri bütün bu hizmetleri yerine getirebilmesi için LPWAN(low power wide area network) kurması gerekmektedir. Bir kablosuz telekomünikasyon geniş alan ağı olan LPWAN, düşük bit hızında uzun menzilli iletişime izin vermek için tasarlanmıştır. LPWAN, IoT cihazları ve M2M (makineden makineye) uygulamaları için kablosuz veri iletişimi için kullanılır. Genel olarak LPWAN ortak kullanım özelliklerine sahiptir. Daha az güç gerektirirler, daha geniş çalışma aralıklarına sahiptirler ve tipik olarak günde sınırlı miktarda veri iletebilirler. IoT cihazlarının üretim ve kullanım ömrü işletim maliyetlerini azaltmak isteyen firmalar çoğu zaman LPWAN tercih eder.
Günümüzde hali hazırda kullanılan LPWAN’a örnekler ise LTE-M(CAT-M),NB-IOT ve LoRaWAN’dır.
LTE, 4G LTE adı ile de pazarlanan GSM/EDGE ve UMTS/HSPA ağ teknolojilerine dayalı yüksek hızlı kablosuz veri aktarım standardıdır. Bu lisanslı bantta makine iletişimi için daha düşük veri hızlarının desteklendiği LTE-M(CAT-M) geliştirilmiştir. LTE-M(CAT-M) araç takip uygulamalarında sıklıkla kullanılır ve doğrudan Telekom, Turkcell Vodafone gibi servis sağlayıcıların bir hizmetidir. Her cihaz başına belli bir ücret ödenmesi gerekmektedir. LTE-M özellikle yüksek veri iletim hızına ihtiyaç olduğunda ve eş zamanlı iletişim gerçekleştirmek istenildiğinde tercih edilmektedir. Dezavantajı ise 4G aboneliği ve aylık data kullanım ücretinin olmasıdır. Bu nedenle Akıllı şehir uygulamalarında sensör verilerinin alınması için bu teknoloji genellikle tercih edilmemektedir.
NB-IoT; Telekom, Turkcell Vodafone gibi servis sağlayıcıların LoRaWAN’a alternatif olarak çıkarttığı bir LPWAN teknolojisidir. NB-IoT’nin sensör verilerini toplamak ve iletmek için hücresel bir ağ geçidine ihtiyaç duymamasından dolayı ön plana çıkmaktadır. Ağ geçidi yani Gateway kullanmadan merkeze veri göndermesi de yine bir simkart ile olması nedeniyle aylık data kullanım ücreti gerektirmektedir. Uzun pil ömrüne ihtiyaç duyulan, ses ve video gönderimi için yüksek bant genişliği gerektirmeyen, büyük bir alanı kapsamak istenildiğinde NB-IoT tercih edebilirler. NB-IoT için servis sağlayıcının ilgili bölgede bu hizmeti verdiğinden emin olmamız gerekmektedir. LTE-M’e göre daha düşük kullanım ücreti olduğundan akıllı şehir uygulamalarında tercih edilmektedir.
Akıllı şehir teknolojileri için milyonlarca sensörün kullanılması düşünüldüğünden yerel yönetimler her bir sensör için aylık data kullanım ücreti ödemek istememektedir. Kurulumu ve kullanımı kolay, birlikte çalışabilir teknolojiler ile üretici bağımsız kendi sistemlerine entegre etmek istemektedirler. Ayrıca istenildiğinde özel ağlar oluşturmak ve uzak mesafelere veri iletimini sağlamak istemektedirler. Bu ihtiyaçlardan hareketle LoRa teknolojisi geliştirilmiştir. LoRa Alliance tarafından LoRaWAN yazılımı ile sensörlerin haberleşme şekli ve frekansı netleştirilerek birlikte çalışabilir teknolojilere adım atılmıştır. LoRa Alliance®, 2015’teki başlangıcından bu yana teknoloji sektöründeki en büyük ve en hızlı büyüyen ittifaklardan biri haline gelen açık, kar amacı gütmeyen bir dernektir. LoRaWAN, LPWAN bağlantısı için güvenilir ve önde gelen açık ve küresel bir standarttır.
LoRaWAN, ağ sunucuları ve cihazlar arasında mesaj iletmek için ağ geçitlerini kullanır. Cihazlar arasındaki iletişim LoRaWAN standartına göre yapılır. Hem statik hem de mobil olmak üzere çok çeşitli IoT uygulamalarına hitap eden teknik esneklik ve birlikte çalışabilirliği garanti eder. 5 ila 15 km arasında geniş bir kapsama alanı bulunur. Kolay dağıtım sunan bir yapısı vardır. Global olarak kullanılabilen ISM bantlarında çalışır. (EU 868Mhz) Yüzlerce IoT cihazı tek bir ağ geçidi tarafından yönetilebilir. Bu nedenle en düşük sahip olma maliyeti ve kullanım maliyeti sağlarlar. LoRaWAN lisansız bantta, her bir sensörden gelen veriyi Telekom, Turkcell Vodafone gibi servis sağlayıcılardan hizmet almadan, aylık data kullanım ücreti ödemeden gerçekleştirmek için statik uygulamalarda sıklıkla tercih edilmektedir. Buna rağmen mobil uygulamalar içinde dünyada büyük mobil ağ operatörleri tarafından benimsenmiş ve LoRaWAN network hizmeti sunulmaktadır.
Bir LoRaWAN Gateway ile en az 200 adet uç birim cihazından veriler toplanabilmektedir. LoRaWAN Gateway’in yerleştirildiği noktada internet alt yapısı varsa Ethernet iletişimi vasıtasıyla veriler merkezi bilgisayara aktarılabilmektedir. Eğer ethernet alt yapısı yoksa ve toplanan veriler bir buluta çıkarılmak istenirse sadece LoRaWAN Gateway’e 4G LTE Modem eklenerek gerekli işlemler yapılabilmektedir. Her bir sensör yerine sadece Gateway’e 4G/LTE Modem eklenerek düşük sahip olma maliyeti ve aylık kullanım ücretinden tasarruf sağlanabilmektedir.
Diğer LPWAN örnekleri LTE-M ve NB-IoT’deki özellikler LoRaWAN Gateway’de istenirse eklenebilir. Böylelikle sahadan toplanan veriler rahatlıkla buluta aktarılabilir. Geniş bir kapsama alanına ihtiyaç duyulduğunda ve gecikmenin soruna yol açmayacağı senaryolarda LoRaWAN rahatlıkla tercih edilmektedir. LoRaWAN düşük güçlü veri iletimi sayesinde maksimum pil ömrü ve ağ kapasitesi sunar. Yani doğrudan enerji beslemeli ürünlerin haricinde bataryalı sistemler içinde idealdir.
Kamu hizmetlerinin devamlılığı ve sürekliliği için bu tip donanımların ve yazılımların birlikte çalışabilirlik ve ölçeklendirme problemleri olmaması, sağlam, güvenilir, uzun ömürlü olması ve işletmelerce kurulumu ve bakımı işletmesi kolay olması beklenmektedir. Kamu/yerel yönetimler belediyecilik hizmetlerini yerine getirirken LoRaWAN’ın yukarıda sayılan avantajlarından dolayı düşük güçlü geniş alan ağı (LPWAN) kurmak için LoRaWAN ağını tercih etmektedir. Dünya genelinde gelişmiş ülkelerin çoğunda LoRaWAN kamu hizmetleri kapsamında sayaç okuma, akıllı aydınlatma, park yönetimi faaliyetlerinde, limanlarda varlık yönetimi uygulamalarında, lojistikte konteyner takibinde, endüstride cihaz verilerinin alınmasında, hayvancılıkta hayvanların ve hareketliliklerinden hareketle sağlık durumlarının izlenmesinde, büyük şantiye alanlarında personelin izlenmesinde tercih edilmektedir.
