Интернет вещей стремительно развивается, и LoRaWAN против NB-IoT — две гигантские сети с низким энергопотреблением для широкополосной связи (LPWAN), лидирующие в этом процессе. Эти языки беспроводной связи с большой дальностью действия и низкой пропускной способностью могут показаться сейчас запутанными, но именно они — ключи к раскрытию потрясающих возможностей Интернета вещей.
Независимо от того, отслеживаете ли вы активы на обширном складе, контролируете состояние окружающей среды на ферме или строите масштабную сеть умного города, LoRaWAN и NB-IoT — это то, что вам нужно. Конечно, существуют и другие беспроводные решения, например ZigBee и Bluetooth, но они просто не могут сравниться с этими LPWAN по дальности и времени автономной работы. Речь идёт о годах работы от одной зарядки!
Поэтому какую бы команду вы ни выбрали — открытые стандарты LoRaWAN или сотовую ловкость NB-IoT — будьте готовы к тому, что их потрясающая производительность поразит вас до глубины души.
LoRaWAN и NB-IoT — это технологии LPWAN, но работают они совершенно по-разному. LoRaWAN использует нелицензируемый спектр и собственную технологию модуляции с расширенным спектром, в то время как NB-IoT использует лицензированные диапазоны LTE и узкополосную сотовую связь 4G. Чтобы по-настоящему понять, чем отличаются эти два варианта, необходимо определить, как работают LoRaWAN и NB-IoT.
LoRaWAN — это маломощный протокол широкополосной связи, разработанный альянсом LoRa для маломощных устройств Интернета вещей с питанием от аккумуляторов. Он использует физический уровень LoRa, представляющий собой запатентованную технологию модуляции с расширенным спектром, основанную на технологии Chirp Spread Spectrum (CSS), запатентованной Semtech.
Спецификация LoRaWAN определяет безопасный двунаправленный протокол связи с такими функциями, как сквозное шифрование, аутентификация данных и поддержка мобильности. Для подключения конечных устройств к Интернету в сетях LoRaWAN требуются шлюзы, при этом каждое устройство взимает небольшую плату за чипсеты LoRa.
LoRaWAN стремится предоставить простой способ подключения «вещей» Интернета вещей к региональным, национальным или глобальным сетям, отвечая при этом основным требованиям Интернета вещей, таким как низкое энергопотребление, большой радиус действия, услуги локализации и безопасная связь.
NB-IoT (узкополосный Интернет вещей) — стандарт сотовой связи, разработанный 3GPP для обеспечения энергосберегающего подключения устройств Интернета вещей к глобальным сетям. Он оптимизирован для обеспечения широкого покрытия и улучшенного проникновения сигнала внутри помещений для стационарных датчиков и счётчиков Интернета вещей.
В отличие от нелицензируемого протокола LoRaWAN, NB-IoT работает в лицензированном сотовом спектре, принадлежащем операторам мобильной связи. Этот лицензированный подход направлен на обеспечение более надежного и совместимого пользовательского опыта, несмотря на более высокие долгосрочные затраты по сравнению с нелицензируемыми технологиями LPWAN.
Стандартизация NB-IoT завершена в версии 3 13GPP. Технология может быть развернута в внутриполосном, защитном или автономном режиме без использования шлюзов, таких как LoRaWAN. Устройства NB-IoT подключаются напрямую к базовым станциям сотовой связи.
Растет тенденция к внедрению встроенных SIM-карт (eSIM) для NB-IoT, причем, по данным GSMA Intelligence, 83% организаций считают их критически важными для IoT. eSIM позволяют использовать «пустые» SIM-карты для IoT-устройств для оптимизированного глобального подключения.
LoRa и NB-IoT выделяются как ведущие протоколы LPWA, обладая рядом общих характеристик, таких как длительное время автономной работы, широкое покрытие и экономичность. Несмотря на поразительное сходство, между стандартами NB-IoT и LoRa существуют существенные различия:
Диапазон и покрытие
LoRaWAN использует шлюзы для обеспечения покрытия большой площади (радиус 5–15 км на шлюз), что делает его пригодным для использования в сельской местности/отдалённых районах и для отслеживания мобильных объектов. Геолокация не основана на GPS.
NB-IoT работает в архитектуре сотовой сети с радиусом действия 2–3 км на одну станцию. Для обеспечения широкого покрытия требуется плотное размещение сот, но NB-IoT лучше работает в закрытых помещениях/городских районах с существующей инфраструктурой 4G. NB-IoT использует GPS для геолокации.
Пропускная способность и скорость передачи данных
NB-IoT имеет явное преимущество, предлагая полосу пропускания 180 кГц в сетях LTE (выше в сетях 4G) и скорость передачи данных до 200 кбит/с благодаря своей передовой конструкции. Для сравнения, LoRaWAN ограничен полосой пропускания 125, 250 и 500 кГц и максимальной скоростью 50 кбит/с. Лицензированный спектр NB-IoT и надёжный MAC-уровень также обеспечивают лучшую защиту от шума и помех.
Задержка
LoRaWAN отдаёт приоритет увеличенному времени автономной работы устройств Интернета вещей, но это достигается за счёт высокой задержки. В отличие от этого, NB-IoT, будучи технологией сотовой связи, обеспечивает меньшую задержку благодаря частой «подключению» к сети. Это делает NB-IoT лучшим выбором для случаев использования Интернета вещей, требующих более оперативной связи.
Топология сети
LoRaWAN использует топологию «звезда», в которой конечные устройства напрямую взаимодействуют со шлюзами, которые затем передают данные на центральный сетевой сервер. В отличие от этого, NB-IoT следует топологии сотовой сети, где устройства подключаются напрямую к базовым станциям, используя архитектуру ячеистой сети существующей сотовой инфраструктуры. Хотя базовые архитектуры сетей схожи, ключевое отличие заключается в использовании шлюзов в LoRaWAN в качестве посредников, в отличие от модели прямого подключения устройств к базовым станциям в NB-IoT.
Стоимость и качество обслуживания (QoS)
LoRaWAN, работающий в нелицензируемом ISM-диапазоне, обеспечивает более низкие затраты на развертывание и установку. NB-IoT, работающий в лицензируемых сотовых диапазонах, требует от операторов значительных лицензионных сборов за эффективное использование спектра. Этот привилегированный доступ обеспечивает превосходное качество и безопасность, но при этом требует значительных затрат на расширение инфраструктуры LTE для поддержки IoT. LoRaWAN подходит для локальных маломощных развертываний по выгодным ценам, в то время как NB-IoT обеспечивает непрерывную надежность и покрытие — премиальный сервис, предоставляемый эксклюзивными услугами сотовых операторов.
Статус развертывания
По состоянию на 2024 год LoRaWAN будет иметь глобальное покрытие, охватывающее более 170 операторов в 181 стране. По данным GSMAТехнология NB-IoT получила более широкое распространение в регионах: 124 оператора развернули её в 64 странах, в основном в Азии и Европе. LoRaWAN лидировал по объёму поставок чипсетов в 2022 году – 65.9 млн, в то время как на долю NB-IoT пришлось 22.4 млн, при этом прогнозируется рост всех поставок. 20% за акциюnчисло к 2027 году.
В приведенной ниже сравнительной таблице показаны основные различия между LoRaWAN и NB-IoT с точки зрения различных параметров.
| LoRaWAN | NB-IoT | |
| Лицензированный спектр | Нет | Да |
| Экосистема | LoRa Альянс | 3GPP |
| Охват и дальность действия | 5-15 км | 1-10 км |
| Скорость передачи данных | Низкая | Высокая |
| Задержка | Высокий | Низкий |
| потребляемая мощность | Очень Низкий | Низкий |
| Поддержка мобильности устройств | Да | Ограниченный |
| Разрешить частные сети | Да | Нет |
| роуминг | ограниченный | Да |
| Стоимость | Ниже для локальных развертываний | Выше, с использованием существующих сотовых сетей |
Хотя LoRaWAN и NB-IoT имеют некоторые сходства, представляя собой маломощные технологии широкополосных сетей, они существенно различаются по ряду ключевых аспектов. Давайте рассмотрим основные преимущества и недостатки LoRaWAN и узкополосного Интернета вещей:
Плюсы LoRaWAN:
– Непревзойденные возможности дальнего радиуса действия (до 15 км)
– Чрезвычайно низкое энергопотребление, срок службы батареи более 10 лет
– Развертывание частной и локальной сети
- Более низкие затраты
– Открытый стандарт и совместимость
Минусы LoRaWAN:
– Более низкие скорости передачи данных, неподходящие для приложений с высокой пропускной способностью
– Ограниченное качество обслуживания и управления приоритетами
– Возможные помехи при плотных развертываниях
– Требуется выделенная инфраструктура шлюза
Преимущества NB-IoT:
– Более высокая скорость передачи данных по сравнению с LoRaWAN
– Использует существующую сотовую инфраструктуру для широкого покрытия
– Улучшенное качество обслуживания и управление приоритетами
– Безопасность и надежность сотового уровня
Минусы NB-IoT:
– Более высокие затраты на развертывание и эксплуатацию
– Зависимость от операторов сотовой связи и инфраструктуры
– Меньшая дальность и ограниченное проникновение в помещения
– Более высокое энергопотребление по сравнению с LoRaWAN
LoRaWAN Идеально подходит для приложений, требующих связи на большом расстоянии, глубокого проникновения в помещения и сверхнизкого энергопотребления. Вот некоторые примеры использования:
NB-IoTС другой стороны, он больше подходит для приложений, требующих более высокой скорости передачи данных, улучшенного качества обслуживания и более широкого покрытия. Вот некоторые возможные варианты использования:
Называть LoRaWAN и NB-IoT просто взаимодополняющими или конкурентными технологиями было бы упрощением. Их сферы применения могут пересекаться в определённых областях, но каждая из них лучше подходит для определённых сценариев благодаря своим сильным сторонам.
LoRaWAN идеально подходит для сельской местности, удалённых районов без сотовой связи. Его большая дальность действия, отсутствие необходимости в лицензировании спектра, низкое энергопотребление и экономичность частных развёртываний — ключевые преимущества. Но на него можно положиться и в городах — он подходит для интеллектуальных коммунальных служб, зданий, промышленного Интернета вещей и всего остального. Функция геолокации без GPS также подходит для мобильных приложений с ограниченным зарядом батареи, таких как отслеживание цепочек поставок и транспорта.
С другой стороны, технология NB-IoT обеспечивает надежное соединение с более высокой пропускной способностью, идеально подходящее для критически важных приложений Интернета вещей в режиме реального времени, используя существующую инфраструктуру 4G/LTE. Это делает ее подходящей для «умных» городов, подключенных транспортных средств и промышленного применения, особенно в городских условиях. Однако более высокая стоимость развертывания и зависимость от энергоемкой системы GPS могут стать ограничениями в сельской местности без покрытия сотовой связи.
Выбор зависит от таких потребностей, как покрытие, пропускная способность, ограничения мощности, мобильность и стоимость. Стратегическое развертывание обоих решений на основе их преимуществ, а не выбор одного из них, обеспечивает надежные экосистемы Интернета вещей для различных вариантов использования.
Sigfox — ещё один крупный игрок на рынке LPWAN, конкурирующий с LoRaWAN и NB-IoT за доминирование в сфере IoT-подключения. Он использует сверхузкополосную технологию в нелицензируемом спектре. Главное преимущество? Простой, экономичный и недорогой вариант, идеально подходящий для приложений, которым требуется периодическая передача небольших пакетов данных. Пока что внедрение может отставать от LoRa и NB-IoT, но Sigfox уже распространился более чем в 70 странах. Это хит для логистики и отслеживания цепочек поставок, которым требуется надёжное глобальное покрытие. Преимущества Sigfox заключаются в простоте настройки, исключительной энергоэффективности, обеспечивающей долгие годы автономной работы, и доступной цене. Он может передавать небольшие пакеты данных практически в любую точку — возможности, которой не хватает его конкурентам с более высокой скоростью передачи данных LPWAN.
Q1: Могут ли устройства LoRaWAN и NB-IoT взаимодействовать друг с другом?
Нет, LoRaWAN и NB-IoT — это отдельные технологии, которые не могут напрямую взаимодействовать друг с другом. Однако их можно интегрировать через общую платформу или шлюз, обеспечивающий взаимодействие между двумя протоколами.
Q2: Какая технология более безопасна, LoRaWAN или NB-IoT?
Обе технологии используют надежные механизмы безопасности, но NB-IoT, являясь частью экосистемы сотовой связи, обычно предлагает расширенные функции безопасности и шифрование сотового уровня.
ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ О LORAWAN И NB-IOT
Двигатель является ключевым компонентом машины, напрямую влияющим на её мощность и…
За последние десятилетия темпы инноваций в сфере Интернета вещей не перестают нас удивлять. Мы…
В логистической отрасли безопасность и прозрачность перевозимых товаров имеют огромное значение…
Более десяти лет склады полагаются на решения для определения местоположения в реальном времени (RTLS), чтобы…
Безопасность имеет огромное значение на рабочем месте. Это слово обычно используется в суровых и…
Когда речь заходит о Bluetooth-шлюзах, все сводится к подключению конечных устройств, поддерживающих Bluetooth, к…