إن إنترنت الأشياء ينفجر، وLoRaWAN vs NB-IoT هما شبكتان عملاقتان واسعتا النطاق منخفضتا الطاقة (شبكات LPWAN) يقود التهمة. هذه طويلة المدى, قد تبدو اللغات اللاسلكية ذات النطاق الترددي المنخفض مربكة الآن, لكنها المفاتيح لفتح إمكانات إنترنت الأشياء الرائعة.
سواء كنت تحاول تتبع الأصول عبر مستودع مترامي الأطراف, مراقبة الظروف البيئية في المزرعة, أو بناء شبكة مدن ذكية ضخمة, لقد قمت بتغطية LoRaWAN وNB-IoT. بالتأكيد, توجد خيارات لاسلكية أخرى مثل زيجبي وبلوتوث, لكنها لا تستطيع مطابقة النطاق وعمر البطارية لشبكات LPWAN هذه. نحن نتحدث عن سنوات من التشغيل بشحنة واحدة!
لذا، أيًا كان الفريق الذي تختاره - معايير LoRaWAN المفتوحة أو السلاسة الخلوية لـ NB-IoT - استعد لإثارة إعجابك بأدائه الرائع.
نظرة عامة على LoRaWAN وNB-IoT
تعد كل من LoRaWAN وNB-IoT من تقنيات LPWAN, لكنها تعمل بشكل مختلف تماما. يستخدم LoRaWAN طيفًا غير مرخص وتعديل الطيف المنتشر الخاص, بينما تستفيد تقنية NB-IoT من نطاقات LTE المرخصة وشبكة 4G الخلوية الضيقة النطاق. لفهم كيفية مقارنة هذين الخيارين حقًا, نحن بحاجة إلى تحديد كيفية عمل LoRaWAN وNB-IoT.
ما هو لوراوان
LoRaWAN هي طاقة منخفضة, بروتوكول شبكات واسعة النطاق صممه تحالف LoRa للطاقة المنخفضة, أجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية. يستخدم الطبقة المادية LoRa, وهي تقنية تعديل الطيف المنتشر الخاصة المستمدة من Chirp Spread Spectrum (CSS) التكنولوجيا الحاصلة على براءة اختراع من قبل Semtech.
تحدد مواصفات LoRaWAN ملفًا آمنًا, بروتوكول اتصال ثنائي الاتجاه مع ميزات مثل التشفير الشامل, مصادقة البيانات ودعم التنقل. تتطلب شبكات LoRaWAN بوابات لتوصيل الأجهزة الطرفية بالإنترنت, مع تكبد كل جهاز رسومًا بسيطة مقابل شرائح LoRa.
يهدف LoRaWAN إلى توفير طريقة سهلة للاتصال بإنترنت الأشياء “أشياء” إلى الإقليمية, الشبكات الوطنية أو العالمية مع تلبية متطلبات إنترنت الأشياء الأساسية مثل الطاقة المنخفضة, بعيد المدى, خدمات الترجمة والاتصالات الآمنة.
ما هو NB-IoT
ملحوظة: إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء ضيق النطاق) هو معيار خلوي تم تطويره بواسطة 3GPP لتمكين الطاقة المنخفضة, اتصال شبكة واسعة النطاق لأجهزة إنترنت الأشياء. تم تحسينه لتوفير تغطية واسعة واختراق داخلي معزز لأجهزة استشعار وعدادات إنترنت الأشياء الثابتة.
على عكس بروتوكول LoRaWAN غير المرخص, تعمل NB-IoT في طيف خلوي مرخص مملوك لمشغلي شبكات الهاتف المحمول. يهدف هذا النهج المرخص إلى توفير تجربة مستخدم أكثر موثوقية وقابلة للتشغيل البيني, على الرغم من ارتفاع التكاليف على المدى الطويل مقارنة بتقنيات LPWAN غير المرخصة.
أكملت NB-IoT توحيد المعايير في إصدار 3GPP 13 ويمكن نشرها في النطاق, نطاق الحراسة أو الأوضاع المستقلة دون الحاجة إلى بوابات مثل LoRaWAN. تتصل أجهزة NB-IoT مباشرةً بالمحطات الأساسية الخلوية.
هناك اتجاه متزايد نحو بطاقة SIM المدمجة (على سبيل المثال) اعتماد NB-IoT, مع 83% من المؤسسات التي تعتبرها أمرًا بالغ الأهمية لإنترنت الأشياء وفقًا لذكاء GSMA. تسمح بطاقات eSIM بتوفير “فارغ” أجهزة إنترنت الأشياء التي تدعم بطاقة SIM لتوفير اتصال عالمي مبسط.
لوراوان مقابل NB-IoT: مقارنة كل ميزة على حدة
تبرز LoRa وNB-IoT كبروتوكولات LPWA الرائدة, يتميز بالعديد من السمات المشتركة مثل عمر البطارية الطويل, تغطية واسعة, والفعالية من حيث التكلفة. رغم التشابه الملفت بينهما, توجد اختلافات كبيرة بين معايير NB-IoT وLoRa:
النطاق والتغطية
تستفيد LoRaWAN من البوابات لتوفير تغطية طويلة المدى 5-15 نصف قطرها كم لكل بوابة, مما يجعلها مناسبة للمناطق الريفية/النائية وتتبع الأصول المتنقلة. تحديد الموقع الجغرافي الخاص به لا يعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)..
تعمل NB-IoT ضمن بنية الشبكة الخلوية مع 2-3 نصف القطر كم لكل محطة خلية. وهو يتطلب عمليات نشر كثيفة للخلايا لتغطية منطقة واسعة ولكنه يعمل بشكل أفضل في المناطق الداخلية/الحضرية مع البنية التحتية الحالية لشبكة 4G. يستخدم NB-IoT نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لخدمات تحديد الموقع الجغرافي.
عرض النطاق الترددي ومعدل البيانات
يتمتع NB-IoT بميزة واضحة, عرض 180 عرض النطاق الترددي كيلو هرتز على LTE (أعلى على 4G) وما يصل إلى 200 معدلات بيانات كيلوبت في الثانية بفضل تصميمها المتقدم. بالمقارنة, يقتصر LoRaWAN على 125, 250, و 500 عرض النطاق الترددي كيلو هرتز والحد الأقصى 50 معدلات كيلوبت في الثانية. كما يوفر الطيف المرخص لـ NB-IoT وطبقة MAC القوية حماية أفضل ضد الضوضاء والتداخل.
وقت الإستجابة
تعطي LoRaWAN الأولوية لعمر البطارية الممتد لأجهزة إنترنت الأشياء, ولكن هذا يأتي على حساب الكمون العالي. في المقابل, ملحوظة: إنترنت الأشياء, كونها تكنولوجيا الخلوية, يقدم زمن وصول أقل بشكل متكرر “تسجيل الدخول” مع الشبكة. وهذا يجعل NB-IoT خيارًا أفضل لحالات استخدام إنترنت الأشياء التي تتطلب اتصالات أكثر استجابة.
طوبولوجيا الشبكة
يستخدم LoRaWAN طوبولوجيا نجمة النجوم حيث تتواصل الأجهزة الطرفية مباشرة مع البوابات, والتي تقوم بعد ذلك بنقل البيانات إلى خادم الشبكة المركزي. في المقابل, يتبع NB-IoT طوبولوجيا الشبكة الخلوية مع الأجهزة التي تتصل مباشرة بالمحطات الأساسية, الاستفادة من بنية الشبكة المتداخلة للبنية التحتية الخلوية الحالية. في حين أن بنيات الشبكة الأساسية متشابهة, يكمن الاختلاف الرئيسي في استخدام LoRaWAN للبوابات كوسطاء, مقارنة بنموذج الاتصال المباشر من جهاز إلى محطة قاعدة الخاص بـ NB-IoT.
التكلفة وجودة الخدمة (جودة الخدمة)
LoRaWAN, العاملة في طيف ISM غير المرخص, يوفر انخفاض تكاليف النشر والأجهزة. ملحوظة: إنترنت الأشياء, في النطاقات الخلوية المرخصة, يتطلب رسوم ترخيص باهظة من المشغلين لكفاءة الطيف. ويضمن هذا الوصول المميز الجودة والأمان الفائقين, ولكن بتكلفة باهظة لتوسيع البنية التحتية لـ LTE لدعم إنترنت الأشياء. LoRaWAN يلبي احتياجات المترجمة, عمليات نشر منخفضة الطاقة بأسعار مقتصدة, بينما يوفر NB-IoT موثوقية وتغطية سلسة – خدمة متميزة يسهلها مشغلو الهواتف المحمولة’ المجال الحصري.
حالة النشر
اعتبارا من 2024, تفتخر LoRaWAN ببصمة عالمية مع أكثر من 170 المشغلين عبر 181 بلدان. وفق جي إس إم إيه, وقد شهدت NB-IoT المزيد من الاهتمام الإقليمي, مع 124 عمليات نشر المشغلين في 64 بلدان, بشكل رئيسي آسيا وأوروبا. بقيادة لوراوان 2022 شحنات الشرائح في 65.9 مليون, في حين تمثل NB-IoT 22.4 مليون, مع توقع نمو جميع الشحنات 20% لنرقم بواسطة 2027.
مخطط مقارنة بين LoRaWAN وNB-IoT
يسلط مخطط المقارنة أدناه الضوء على الاختلافات الرئيسية بين LoRaWAN وNB-IoT من حيث المعلمات المختلفة.
| LoRaWAN | ملحوظة: إنترنت الأشياء | |
| الطيف المرخص | لا | نعم |
| النظام البيئي | تحالف لورا | 3جي بي بي |
| التغطية والمدى | 5-15 كم | 1-10 كم |
| معدل البيانات | أدنى | أعلى |
| وقت الإستجابة | عالٍ | منخفض |
| استهلاك الطاقة | منخفظ جدا | منخفض |
| دعم تنقل الجهاز | نعم | محدود |
| السماح للشبكات الخاصة | نعم | لا |
| التجوال | مقيد | نعم |
| كلفة | أقل بالنسبة لعمليات النشر المحلية | أعلى, الاستفادة من الشبكات الخلوية الموجودة |
إيجابيات وسلبيات LoRaWAN وNB-IoT
بينما تشترك LoRaWAN وNB-IoT في بعض أوجه التشابه في كونها تقنيات شبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة, أنها تختلف بشكل كبير في العديد من الجوانب الرئيسية. دعنا نستكشف أبرز إيجابيات وسلبيات LoRaWAN وNarrowband IoT:
إيجابيات لوراوان:
– قدرات بعيدة المدى لا مثيل لها (يصل إلى 15 كم)
– استهلاك منخفض للغاية للطاقة, 10+ سنوات من عمر البطارية
– نشر الشبكة الخاصة والمحلية
– تكاليف أقل
– معيار مفتوح وقابلية التشغيل البيني
سلبيات لوراوان:
– انخفاض معدلات البيانات, غير مناسب لتطبيقات النطاق الترددي العالي
– محدودية جودة الخدمة وإدارة الأولويات
– التدخل المحتمل في عمليات النشر الكثيفة
– يتطلب بنية تحتية مخصصة للبوابة
إيجابيات NB-IoT:
– معدلات بيانات أعلى مقارنة بـ LoRaWAN
– يستفيد من البنية التحتية الخلوية الحالية لتغطية واسعة النطاق
– تحسين جودة الخدمة وإدارة الأولويات
– الأمان والموثوقية من الدرجة الخلوية
سلبيات NB-IoT:
– ارتفاع تكاليف النشر والتشغيل
– الاعتماد على مشغلي شبكات الهاتف المحمول والبنية التحتية
– نطاق أقصر واختراق داخلي محدود
– استهلاك أعلى للطاقة مقارنة بـ LoRaWAN
حالات استخدام مختلفة لـ NB-IoT وLoRaWAN
LoRaWAN مناسب تمامًا للتطبيقات التي تتطلب اتصالات طويلة المدى, اختراق داخلي عميق, واستهلاك منخفض للغاية للطاقة. تتضمن بعض حالات الاستخدام الشائعة:
- الزراعة الذكية والزراعة الدقيقة (تربة, تتبع الماشية, مناخات محلية)
- المرافق الذكية (ماء, تدفئة, غاز, كهرباء)
- مبنى ذكي (جودة الهواء في الداخل, الإشغال, القياس, كشف التسريب)
- المدن الذكية (موقف سيارات, إنارة الشوارع, إدارة المخلفات, مستويات الضجيج, إشارات المرور, إدارة الأسطول)
- صناعة ذكية (مراقبة صحة معدات الصناعة, الحفاظ على الطاقة
ملحوظة: إنترنت الأشياء, من ناحية أخرى, أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب معدلات بيانات أعلى, تعزيز جودة الخدمة, وتغطية أوسع. تتضمن بعض حالات الاستخدام المحتملة:
- مراقبة المرافق الذكية مع نقل البيانات في الوقت الحقيقي (كهرباء, غاز, ماء)
- الرعاية الصحية الذكية (مراقبة المريض, خدمات الرعاية الصحية عن بعد)
- التصنيع الذكي وإنترنت الأشياء الصناعي (الصيانة الوقائية, تتبع الأصول, تحسين العملية)
- المدن الذكية (إدارة المرور, وسائل النقل العامة, المراقبة البيئية)
- التجزئة الذكية (ادارة المخزون, تتبع الأصول, رؤية سلسلة التوريد)
- الزراعة الذكية (الزراعة الدقيقة, الماشية, الري)
- الخدمات اللوجستية الذكية (تتبع الشحنة, مراقبة سلسلة التبريد, إدارة الأسطول)
LoRaWAN مقابل NB-IoT: وهو الأفضل للاتصال بإنترنت الأشياء?
سيكون تصنيف LoRaWAN مقابل NB-IoT كمكملين أو منافسين خالصين أمرًا بسيطًا. يمكن أن تتداخل حالات استخدامها في مجالات معينة, ولكن كل منها مناسب بشكل أفضل لسيناريوهات مختلفة بناءً على نقاط القوة الخاصة بكل منها.
LoRaWAN يتألق في المناطق الريفية, المناطق النائية دون تغطية الخلوية. مداها الطويل, طيف غير مرخص, احتياجات الطاقة المنخفضة, وتعد عمليات النشر الخاصة الفعالة من حيث التكلفة من المزايا الرئيسية. ولكن يمكنك الاعتماد عليها في المدن أيضًا – يمكنه التعامل مع المرافق الذكية, البنايات, إنترنت الأشياء الصناعي, سمها ما شئت. يعد تحديد الموقع الجغرافي الذي لا يعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أيضًا بمثابة أداة قابضة لحالات الاستخدام المحمول ذات البطارية المحدودة مثل سلسلة التوريد وتتبع النقل.
من ناحية أخرى, يوفر NB-IoT موثوقًا, اتصال عرض النطاق الترددي العالي مثالي للوقت الحقيقي, تطبيقات إنترنت الأشياء ذات المهام الحرجة من خلال الاستفادة من البنية التحتية الحالية لشبكات 4G/LTE. وهذا يجعلها في موقع جيد للمدن الذكية, المركبات المتصلة وحالات الاستخدام الصناعي, خاصة في المجالات الحضرية. ومع ذلك, يمكن أن تكون تكاليف النشر المرتفعة والاعتماد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المتعطش للطاقة بمثابة قيود في المناطق الريفية دون تغطية خلوية.
يعتمد الاختيار على الاحتياجات مثل التغطية, عرض النطاق, قيود الطاقة, إمكانية التنقل, والتكاليف. بدلاً من إما/أو, يتيح النشر الاستراتيجي لكليهما استنادًا إلى نقاط القوة إنشاء أنظمة بيئية قوية لإنترنت الأشياء عبر حالات الاستخدام.
ماذا عن سيجفوكس
Sigfox هو لاعب رئيسي آخر في LPWAN يتنافس مع LoRaWAN وNB-IoT من أجل هيمنة اتصال إنترنت الأشياء. ويستخدم تقنية النطاق الضيق للغاية في الطيف غير المرخص. النقطة البارزة? بسيط, طاقة منخفضة, خيار منخفض التكلفة مثالي للتطبيقات التي تحتاج إلى إرسال دفعات بيانات صغيرة من حين لآخر. قد يتخلف التبني عن LoRa وNB-IoT في الوقت الحالي, لكن Sigfox انتشر إلى أكثر من ذلك 70 بلدان. إنها ضربة ناجحة لتتبع الخدمات اللوجستية وسلسلة التوريد التي تحتاج إلى تغطية عالمية موثوقة. ما يجعل Sigfox متميزًا هو إعداده الخالي من المتاعب, كفاءة الطاقة القصوى لسنوات من عمر البطارية, والقدرة على تحمل التكاليف. يمكنه نقل حزم البيانات الصغيرة عبر أي مكان تقريبًا – وهي القدرة التي يفتقر إليها منافسوها ذوو معدل البيانات العالي LPWAN.
الأسئلة الشائعة حول LoRaWAN وNB-IoT
س1: هل يمكن لأجهزة LoRaWAN وNB-IoT التواصل مع بعضها البعض؟?
لا, تعد LoRaWAN وNB-IoT تقنيتين منفصلتين ولا يمكنهما التواصل مباشرة مع بعضهما البعض. ومع ذلك, ومن الممكن دمجها من خلال منصة أو بوابة مشتركة يمكنها الترجمة بين البروتوكولين.
س2: ما هي التكنولوجيا الأكثر أمانا؟, لوراوان أو NB-IoT?
تستخدم كلتا التقنيتين آليات أمنية قوية, ولكن NB-IoT, كونها جزءًا من النظام البيئي الخلوي, يقدم بشكل عام ميزات أمان محسنة وتشفيرًا على مستوى الهاتف المحمول.
