LoRa vs NB-IoT: alege ce se potrivește mai bine

Tehnologia Internet of Things (IoT, Internetul lucrurilor) și soluțiile bazate pe aceasta sunt implementate în mod activ în întreaga lume. Prognozele arată că până în 2022 volumul pieței Internet of Things va ajunge la 40-50 miliarde USD pe an. O astfel de creștere accentuată se datorează mai multor factori majori. Principalul este că utilizatorii de servicii IoT încep să perceapă totalitatea beneficiilor aferente integrării internetului lucrurilor în procesele sale de producție. Senzorii moderni pot monitoriza multipli indicatori. Datorită utilizării inteligenței artificiale, serviciile IoT au devenit „mai inteligente” și sunt capabile nu numai să răspundă rapid la evenimente, ci și să le prezică. Acest lucru aduce un profit suplimentar companiilor prin optimizarea proceselor de afaceri și face viața oamenilor mai ușoară, mai sigură și mai productivă. Observând interesul consumatorilor, furnizorii serviciilor IoT se implică și mai activ, deoarece piața respectivă are o capacitate mare, un potențial și perspective imense. A ocupa o nișă pe această piață constituie o strategie pe termen lung.

Însă, infrastructura IoT nu constituie doar senzori, servere și software. Aceasta este, de asemenea, un mijloc de comunicare folosind diferite protocoale. De alegerea corectă a protocolului depinde funcționarea sistemului ca un tot întreg.

Una dintre principalele tehnologii pentru conectarea dispozitivelor IoT este infrastructura LoRaWAN (Long Range Wide Area Network). O altă tehnologie pentru care se prezice o răspândire pe scară largă este tehnologia NB-IoT (Narrow Band Internet-of-Things).

LoRaWAN protocol este o metodă de modulație a semnalului radio. Această metodă a fost inventată și patentată în 2008 în Franța de compania Cycleo, iar în 2012 a fost cumpărată de către compania Semtech din SUA.

NB-IoT este un standard pentru comunicații celulare. Acesta a fost dezvoltat de către consorțiul 3GPP pentru a comunica cu dispozitive la viteze reduse de transfer a datelor. Prima versiune a standardului a fost introdusă în 2016. Au fost dezvoltate două versiuni ale acestui standard: una a fost emisă de Nokia, Ericsson și Intel, iar cealaltă de Vodafone și Huawei.

Vom compara aceste două tehnologii pentru a determina cel mai bun domeniu de aplicare pentru fiecare.

NB-IoT operează pe o bandă de frecvență asignată, prin urmare este necesară o licență pentru implementarea rețelei NB-IoT. O organizație care nu furniza în trecut servicii de telefonie mobilă, se va confrunta cu anumite dificultăți, deoarece lansarea unei rețele mobile într-un mediu concurențial în care deja operează companiile existente necesită investiții financiare masive. Pentru companiile existente pe această piață, este suficientă actualizarea software-ul a stațiilor de bază pentru a trece la NB-IoT.

Pe de altă parte, deoarece toți operatorii lucrează pe diferite canale de frecvență, ei nu interferează unul cu celălalt, ceea ce garantează calitatea serviciului pentru client.

LoRaWAN – operează pe o bandă de frecvență ce nu necesită licențiere și, prin urmare, nu sunt necesare permisiuni pentru a implementa o rețea LoRaWAN.

În ambele tehnologii, o atenție deosebită a fost acordată posibilității ca acestea să opereze cît mai mult timp de la alimentarea cu baterie. Dacă în primele versiuni,  dispozitivele tehnologiei NB-IoT trebuiau să se „trezească” pentru a se sincroniza cu rețeaua, atunci în versiunea modernă au fost elaborați și implementați mai mulți algoritmi de economisire a energiei care permit aparatului să funcționeze câțiva ani fără înlocuirea bateriei:

Rețeaua LoRaWAN funcționează asincron. Datele de la senzor sunt transmise prin rețeaua LoRaWAN numai dacă acestea sunt. Dacă nu există date și nu există nimic de transmis, senzorii sunt în modul sleep și economisesc energia.

Cea de-a 14-a lansare a tehnologiei 3GPP NB-IoT permite transferul de date la viteze de până la 100-140 Kbps.

Rețeaua LoRaWAN a fost inițial concepută pentru o viteză mai mică, cu un minim de 300 bps și o viteză maximă de până la 50 Kbps.

Pentru a implementa rețeaua NB-IoT, este suficientă o singură frecvență purtătoare cu un interval de 180 kHz. O astfel de rețea poate fi desfășurată pe baza unui operator de transport LTE existent, datorită căruia nu este necesară alocarea unui spectru suplimentar de frecvență.

Tehnologia LoRaWAN folosește de la 6 la 9 canale cu intervale de 125 kHz, adică în total de la 750 la 1125 KHz (excluzând distanța dintre canalele adiacente). Acest lucru este necesar pentru a putea comuta între canalele de frecvență într-o ordine aleatorie, ceea ce face posibilă reducerea influenței reciproce, simultan cu utilizarea frecvențelor de către mai mulți operatori.

Pentru protocolul LoRaWAN, se utilizează o bandă de frecvență nelicențiată, în intervalul 864-865, 868.7-869.2 MHz (în Federația Rusă). Comitetul de Stat pentru Frecvențe Radio impune mari restricții asupra acestui domeniu, în special asupra nivelului de putere: nu mai mare de 25 MW. În plus, este interzisă utilizarea primei părți a gamei în cadrul aeroporturilor. În alte locuri, ciclul de transmisie al senzorului nu poate fi mai mare de 0,1% din timp. Este ușor de calculat faptul că dispozitivul poate fi în modul de transmisie cel mult 1,5 minute pe zi. Din cauza acestei limitări, capacitatea sistemului este redusă considerabil.

În același timp, NB-IoT are o marjă de putere a semnalului mai mare: aproximativ + 10 dB, comparativ cu LoRa. Datorită acestui fapt, devine posibilă asigurarea unei acoperiri fiabile în locuri cu condiții dificile de recepție radio, de exemplu, în subsoluri sau în dulapuri metalice cu echipament. Iar, dacă vorbim despre zone deschise unde interferența este mai mică decât în ​​mediul urban, acest avantaj permite acoperirea teritoriului cu un număr mai mic de stații de bază.

Dacă vorbim despre acoperire în zone deschise, atunci numărul de stații de bază LoRa și NB-IoT este comparabil. Dacă avem nevoie de o funcționare stabilă a dispozitivelor terminale în interiorul încăperilor și a locurilor cu teren dificil, folosind NB-IoT, datorită unui câștig de 10 dB, sunt necesare de 3-4 ori mai puține stații de bază.

Rețeaua LoRaWAN se dezvoltă în mod activ: aceasta funcționează în mai mult de 40 de țări. Prima țară care a fost complet acoperită cu LoRa a fost Olanda. În lume, mai mult de 500 de companii care dezvoltă dispozitive, scriu programe sau furnizează servicii operatorilor de telecomunicații bazate pe LoRaWAN.

În acest moment, LoRaWAN este mult mai răspîndită decât NB-IoT, dar NB-IoT utilizează cele mai bune progrese din tehnologia 4G LTE. În plus, este standardizată de către organizația internațională 3GPP și este susținută la nivel mondial de producătorii de echipamente de rețea (Ericsson, Huawei, ZTE, Nokia etc.) și de chipset-uri pentru dispozitive finale (Hisilicon, Qualcomm, Mediatek) precum și de operatori de telecomunicații. Acest lucru va reduce costul dispozitivelor și va asigura distribuția lor în masă în viitorul apropiat.

Tehnologia LoRa poate fi utilizată atât de organizațiile care operează în industria de comunicații mobile, cât și de cei care nu au nici o legătură cu această industrie. Mai mult decât atât, costul scăzut al echipamentului permite utilizarea soluției LoRaWAN pentru proiecte cu un buget limitat sau proiecte mici. Pe de o parte, acest lucru dă independență față de operatorul de telecomunicații, dar, pe de altă parte, toate problemele legate de alegerea, achiziționarea, localizarea, întreținerea și configurarea echipamentului de transmisie a datelor devine responsabilitatea organizației care a decis să implementeze rețeaua.

Tehnologia NB-IoT are un cost mai mare și, prin urmare, este disponibilă pentru implementare numai pentru operatorii de telefonie mobilă cu oportunități mari. Rețelele NB-IoT sunt caracterizate de rare întârzieri de transfer al semnalului și viteze mari de schimb de date , ceea ce permite utilizarea acestuia pentru a controla procesele care sunt mai exigente în ceea ce privește viteza și fiabilitatea decât în ​​rețeaua LoRa. Nu trebuie să uităm că numărul de dispozitive wireless crește în fiecare an, iar în curând canalul nelicențiat LoRa va avea multe interferențe, ceea ce se observă deja în orașele mari. În același timp, echipamentul NB-IoT folosește o bandă de frecvență asignată pe care echipamentul străin nu poate funcționa. Acest lucru minimizează cantitatea de interferențe și crește calitatea serviciului pentru clienți.

În plus, nu trebuie să uităm că operatorul rețelei NB-IoT are grijă de instalarea și întreținerea echipamentelor de transmisie și stocare a datelor, ceea ce permite utilizatorului final să încredințeze aceste preocupări profesioniștilor.

Atât pe baza LoRaWAN cât și pe baza NB-IoT, puteți implementa o rețea de orice scară. Dacă cerințele principale sunt prețul scăzut, independența operatorului și nu există cerințe stringente de viteză, atunci putem recomanda rețeaua LoRaWAN. Dacă intenționați să utilizați rețeaua pentru a controla echipamentele cu cerințe mai mari de viteză de răspuns, este nevoie de o livrare garantată a pachetelor și aveți un buget care vă permite să transferați problemele de construire și întreținere a rețelei către profesioniști, atunci utilizarea rețelei NB-IoT ar fi o alegere mai rezonabilă.