Новости

20.03
...

Компания Semtech представила сравнение стандартов сетей LoRaWAN и NB-IoT для Интернета Вещей

Интернет Вещей активно развивается и радикально меняет способ взаимодействия с окружающими нас устройствами, наиболее известными стандартами среди энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия являются узкополосный Интернет Вещей (NarrowBand Internet of Things, NB-IoT) и протокол LoRaWAN.

Компания Semtech представила сравнение стандартов сетей LoRaWAN и NB-IoT для Интернета ВещейРазработанный для связи на больших расстояниях между устройствами и облаком с использованием инфраструктуры сотовой связи узкополосный Интернет Вещей совместим с мобильными сетями стандарта LTE. В свою очередь стандарт LoRaWAN использует субгигагерцовый нелицензируемый диапазон для объединения в низкопотребляющую глобальную сеть датчиков и шлюзов, подключенных к серверам приложений в облаке. Инновационные компоненты LoRa и беспроводная радиочастотная технология (технология беспроводной связи LoRa) компании Semtech быстро становятся фактической платформой Интернета Вещей и позволяют создать большое разнообразие, используя конкурентоспособные преимущества большого радиуса действия и сверхнизкое энергопотребление.

Интернет Вещей предназначен для решения проблем реального мира и повышения эффективности, используя современные технологии. Ниже приведён сравнительный анализ стандарта беспроводной связи LoRaWAN и узкополосного Интернета Вещей:

1. Экосистема
- Стандарт LoRaWAN поддерживается организацией LoRa Alliance - открытой некоммерческой ассоциацией с более чем 50 участниками. Участники альянса активно сотрудничают и делятся опытом с целью развития и распространения протокола стандарта LoRaWAN в качестве ведущего открытого глобального стандарта для безопасного низкопотребляющего глобального Интернета Вещей.
- Узкополосный Интернет Вещей стандартизирован организациями 3GPP и GSMA - двумя ассоциациями телекоммуникационных стандартов, которые объединены общими целями продвижения интересов сетей сотовой связи.

2. Используемый спектр частот
- Стандарт связи LoRaWAN оптимизирован для ультранизкопотребляющих применений большого радиуса действия. Сеть работает в нелицензируемом спектре ISM-диапазона, свободном для работы как для операторов сети, так и для производителей устройств.
- Узкополосный Интернет Вещей использует спектр сетей сотовой связи, лицензионные сборы для использования диапазонов частот очень высоки, их могут позволить себе оплатить лишь ограниченное число лиц.

3. Реализуемые проекты
- В соответствии с данными LoRa Alliance, 83 оператора общедоступных сетей в 49 странах уже используют LoRaWAN, также развёрнуто множество сетей частных предприятий данного стандарта.
- GSMA, организация, представляющая интересы узкополосного стандарта Интернета Вещей, сетей стандарта LTE, и других мобильных сетей, утверждает, что 40 стран, как ожидают, представят сети узкополосного Интернета Вещей в ближайшем будущем.

4. Возможности развёртывания сетей
- Сети LoRaWAN обеспечивают высокий уровень гибкости развёртывания. Это означает, что они могут быть установлены в публичных, частных или гибридных сетях, в закрытых помещениях или на открытом воздухе. Сигналы сетей стандарта LoRaWAN в состоянии проникнуть глубоко в городские строения и могут обеспечить покрытие радиусом до 15 км одним сетевым шлюзом в сельской местности и на открытых пространствах.
- Узкополосный Интернет Вещей использует инфраструктуру сотовой связи стандарта LTE. Это означает, что NB-IoT работает только в зоне действия базовых станций сетей 4G/LTE.

5. Протокол
- Протокол стандарта LoRaWAN позволяет данным быть переданными в асинхронном режиме, т.е. информация передаётся только тогда, когда это необходимо. Такой подход увеличивает срок службы аккумулятора передающих устройств до 10 лет.
- В NB-IoT устройства синхронно связываются с сетью базовых станций независимо от того, есть ли у них данные для отправки. Такой режим приводит к значительному уменьшению срока службы аккумулятора, приводя к высоким затратам на замену батарей.

6. Ток потребления в режиме передачи
- Устройства LoRaWAN имеют ток потребления в режиме передачи 18 мА при мощности передатчика 10 дБм и 84 мА при мощности передатчика 20 дБм. Эффективность модуляции позволяет стандарту LoRaWAN использовать самые дешёвые батареи, включая батарейки форм-фактора "таблетка".
- Передатчики стандарта узкополосного Интернета Вещей потребляют приблизительно 220 мА при мощности передатчика 23 дБм и 100 мА при мощности передатчика 13 дБм, т.е. они потребляют большее количество энергии при работе и нуждаются в более частых заменах батареи или более ёмких батареях.

7. Ток потребления в режиме приёма
- Устройства стандарта LoRaWAN обладают более низкой ценой списка комплектующих и более длительным сроком службы аккумулятора передатчиков. Ток потребления в режиме приёма 5 мА означает, что устройства, соответствующие стандарту LoRaWAN, требуют источника питания в 3-5 раз меньшей ёмкости.
- Узкополосный Интернет Вещей имеет ток потребления в режиме приёма до 40 мА. Связь между базовыми станциями сети и устройством потребляет в среднем более 110 мА при длительности сеанса связи десятки секунд. Накладные расходы протокола оказывают значительное негативное влияние на срок службы аккумулятора.

8. Скорости обмена данными
- Стандарт LoRaWAN поддерживает скорости обмена данными от 293 бит/с до 50 кбит/с и адаптирует скорость обмена данными динамически в зависимости от того, как далеко находится датчик от шлюза, оптимизируя  продолжительность пребывания во включённом состоянии и уменьшая количество коллизий.
- NB-IoT поддерживает пиковую скорость обмена данными до 250 кбит/с и лучше подходит для вариантов применений с высокой скоростью обмена данными (выше 50 КБит/с) и более высоким энергетическим бюджетом.

9. Бюджет канала
- Максимальные потери на согласование стандарта LoRaWAN перестраиваются в зависимости от локальных регулирующих норм. Бюджет канала устройств стандарта LoRaWAN находится в диапазоне от 155 дБ до 170 дБ.
- Узкополосный Интернет Вещей требует значительного числа повторений для отдалённых датчиков на низкой скорости обмена. Максимальный бюджет канала составляет приблизительно 164 дБ.

10. Мобильность
- Устройства LoRaWAN могут поддержать мобильные датчики и отследить их при передвижении материальных активов. Это может быть сделано даже без использования систем GPS с достаточно хорошей точностью, достаточной для многих приложений.
- Применение узкополосного Интернета Вещей на сегодняшний день ограничено режимом перевыбора устройства в режиме ожидания, не достаточно хорошо оптимизированном для применений мобильного контроля материальных активов.