Sammenligning mellem mobilnetværk og UNB-netværk
til Smart Street Lighting-applikation
Da byer planlægger at implementere smarte gadebelysningsprojekter, er det en vigtig beslutning at vælge det rigtige kommunikationsnetværk.
Denne artikel tilbyder en teknisk og kommerciel sammenligning af brug Mobil IoT versus Ultra-smalt bånd (UNB) kommunikationsnetværk. Det har til formål at give kommuner og byselskaber den nødvendige information til at træffe en informeret beslutning om, hvilket kommunikationsnetværk de skal vælge til deres kommende smarte gadebelysningsprojekter.
Hvordan fungerer mobilbaserede smarte gadelys?
A smart gadelys controller baseret på Mobil IoT opretter forbindelse til internettet via lokalt telenet. Her bruger controlleren 2G/ 3G/ 4G/ 5G-signal (teknisk betegnet som LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS og/eller EDGE). Dette svarer til, hvordan en typisk mobiltelefon, pengeautomat, trafiklys eller smart-meter forbinder til internettet. Der er ikke behov for en lokal gateway.
Hvordan fungerer UNB-baserede Smart Street Lights?
A B står for ultra narrowband. UNB-baseret gadelygtecontroller bruger ulicenserede radiofrekvenser (863 – 870 MHz / 910 – 923.5 MHz) til at kommunikere til en eller flere centrale UNB-gateways. Gateways fungerer som central hub til at forbinde UNB-baserede lampecontrollere til internettet.
Note: Ultra-Narrow Band (UNB) network is different from LoRaWAN. For comparison with the LoRaWAN, please refer to this article: https://tvilight.com/smart-street-lighting-cellular-vs-lorawan/
Mobil vs UNB
En detaljeret teknisk og kommerciel sammenligning
Netværkstype
A B
- UNB er et privat netværk, der kan udveksle små pakker med data mellem private UNB Gateways og enhederne. Gateway til enheds rækkevidde kan være fra 500 m til 16 km afhængigt af antennens effekt.
- UNB Gateways kan forbinde mellem 100 – 3000 enheder.
- Imidlertid betragtes UNB-gateways ofte som et enkelt point-of-failure. Hele netværket går ned, når en gateway fejler.
Mobil IoT
- Mobilkommunikationsnetværk omtales ofte som IoT-kommunikation (internet of things), når det bruges af smarte enheder.
- Cellulært IoT-netværk kan udveksle mellemstore til meget høje mængder data på realtidsbasis mellem de lokale mobiltelefontårne og enhederne.
- Mulighederne omfatter: LTE CAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) eller GSM/EGPRS (2G/3G). Enheden vælger det bedst egnede netværk baseret på tilgængeligheden fra de lokale teleoperatører.
Markedsapplikationer
A B
- UNB tilbyder lav til medium båndbredde, lav til medium latens
- Det leveres af nogle private virksomheder til Smart Lighting og nogle proprietære løsninger
- UNB-netværk blev ikke accepteret af Global Telecom (3GPP) alliance og blev droppet fra mobilstandard. Og derfor opererer begrænset antal enheder på UNB-netværket, hovedsageligt fra begrænsede private virksomheder.
- UNB kommunikationsnetværk bruger gratis, ulicenseret og ureguleret frekvensspektrum (863 – 870 MHz / 910 – 923.5 MHz). Og derfor bruges 868 MHz/910 MHz frekvens af mange lavprisudstyrsproducenter fra børnelegetøj til droner.
- UNB Gateways betragtes dog som et enkelt fejlpunkt. Og sikkerhedssårbarhed betragtes som en stor ulempe ved brug i offentlige kritiske infrastrukturapplikationer. Derfor er brugen af UNB-netværk i offentlig infrastruktur såsom trafiklys, CCTV og ATM ikke eksisterende.
Mobil IoT
- Cellular IoT tilbyder medium/meget høj båndbredde, lav latens (hurtig tovejskommunikation)
- Denne netværkstopologi kan understøtte alle markedsapplikationer af typen LoRA/UNB såvel som applikationer, der har brug for realtidskommunikation, såsom hæveautomater, trafiklys, sikkerhedskameraer, offentlige parkeringssystemer, smart belysning og andre Smart City applikationer.
- Adskillige milliarder enheder fungerer på mobilnetværk i dag.
- Alle mobiltelefoner i verden bruger Cellular IoT.
Ulicenseret versus Licenseret (reguleret) Spectrum
A B
- UNB fungerer på ikke-licenseret spektrum (868 – 869.6 MHz eller 910 – 923.5 MHz). Dette er fri og ureguleret frekvensbåndbredde.
- Da 868 MHz/915 MHz er gratis, ulicenseret og ureguleret frekvensspektrum, opererer mange lavprisudstyr fra børnelegetøj til droner på dette frekvensbånd.
- Chancerne for interferens og jamming på ikke-licenseret spektrum (forstyrrelse i radiokommunikation på grund af flere applikationer, der bruger spektret) er betydeligt højere.
- Der er ingen garanti for, at dette ulicenserede spektrum får lov til at fungere efter 2028.
- På grund af dets lette sårbarhed over for sikkerhedsbrud kræver mange lande formel godkendelse fra National Telecom Regulatory Authority (TRA) til at bruge UNB til offentlige infrastrukturrelaterede projekter.
Mobil IoT
- Lokale teleoperatører køber det licenserede spektrum til at drive lokale cellulære netværk (licensen administreres af 3GPP global alliance og givet af den nationale regering)
- Alle forbindelser kontrolleres, verificeres og får først derefter adgang til netværket
- Lokale teleoperatører administrerer aktivt netværkene ofte med 24 x 7 servicetilgængelighed og opretholder derved en høj pålidelighed
Kvalitet af service & SLA
A B
- UNB er et proprietært netværk. Kun et par private virksomheder kan levere en UNB-gateway.
- Hvis en kommune ønsker at administrere sit UNB-netværk, skal dens it-organisation tage sig af SLA'en og netværkstilgængeligheden.
- Kommunen har brug for uddannet personale til netværksvedligeholdelse, nødback-up, uddannet personale til retablering af netværket, netværkssikkerhed osv. Dette er primært til at håndtere fejlscenarier – hvis UNB bruges i offentlig kritisk infrastruktur
Mobil IoT
- Lokal teleoperatør giver garanteret ressourceallokering, der er nødvendig for styret Quality of Service (QoS), oppetiden er ofte så høj som 99,99 %
- Lokale teleoperatører tilbyder forskellige serviceniveauaftaler (SLA), inklusive tilgængelighedsgarantier for de forskellige netværkstopologier
- NB-IoT og LTE-CATM1 bruger 3G, 4G og 5G licenseret spektrum fra teleoperatørerne, og derfor gælder alle SLA'er og tilgængelighedsgarantier for denne netværkstopologi
- Kommunen skal med andre ord ikke bekymre sig om netværksstyringen (samme som netværk til mobiltelefon)
standard
A B
- UNB tilbydes af en privat virksomhed. Det er ikke blevet vedtaget af de store teleoperatører. Teleoperatøren kan ikke understøtte, hvis der er et problem i et sådant privat netværk
Sikkerhed
A B
- UNB er et privat proprietært netværk. Ethvert sikkerhedsbrud i netværket kan kun løses af den private virksomhed, der har leveret hardwareudstyret.
- 868 MHz/915 MHz frekvensspektre, der bruges af UNB, er gratis, ulicenserede og uregulerede, og derfor overvejer offentlig kritisk infrastruktur såsom trafiklys, sikkerhedskameraer, pengeautomater aldrig at bruge UNB.
- UNB-gateways, af design, betragtes ofte som et enkelt point-of-failure. Sådanne gateways i det offentlige domæne er sårbare over for sikkerhedsbrud. Hvis en gateway er nede, bliver 1000vis af enheder utilgængelige.
Mobil IoT
- Stærk netværkssikkerhed baseret på 3GPP globale standarder
- Det er fortsat en global standard med højeste sikkerhedsniveauer (med løbende opdateringer) i dag i branchen
- Offentlig kritisk infrastruktur såsom trafiklys, sikkerhedskameraer, pengeautomater afhænger af mobilt IoT-netværk til den daglige drift
Fjernsoftware- og sikkerhedsopdateringer
A B
- UNB-netværk kan understøtte OTA afhængigt af netværkets størrelse.
- Sådan OTA kan dog tage tid. Dette kan variere fra flere timer til flere uger – afhængigt af netværkets størrelse og afstand.
- Både UNB-gatewayen og UNB-enhederne skal konstant være online, for at en sådan OTA-opdatering kan fungere
Mobil IoT
- På grund af tilgængeligheden af god båndbredde og hastighed kan controllere baseret på mobilnetværk (fordelt over byen eller byen) opdateres fuldautomatisk i løbet af få minutter
Installationens kompleksitet
A B
- UNB netværksbaserede gadelygter har brug for flere gateways
- Dette kræver et detaljeret netværksdesign (f.eks. hvor mange gateways der er brug for, hvor de skal installeres, er der en lokalitet osv.). Dette kræver også specifik viden og ekspertise hos installationsteamet
- Interventionsprocessen, i tilfælde af en Gateway-fejl, skal også være veldokumenteret/planlagt
Tilslutningsomkostninger
A B
- I lighed med LoRA markedsføres UNB-netværk ofte som et "gratis" netværk. Dette er dog desværre ikke sandt
- Hvis kommunen installerer UNB-netværk i byen, så er det personligt ansvarligt for at administrere, overvåge og vedligeholde netværket. Personale og ressourcer skal rekrutteres og trænes til at administrere Gateways
Mobil IoT
- Omkostningerne til mobil M2M / IoT-forbindelse var en af de største barrierer for anvendelsen af smart gadebelysningsapplikation. Disse omkostninger er dog faldet markant i løbet af de sidste fem år.
- I dag tilbyder adskillige MVNO'er og lokale teleoperatører tilslutning til US $15 til $20 i 10 år pr. controllerenhed. Med andre ord er der ingen månedlige abonnementsgebyrer, der skal betales.
- Dette er en fremragende ny udvikling i branchen. Derfor øges antallet af smart city-applikationer, herunder smarte gadebelysningsprojekter, er begyndt at bruge mobilt IoT-netværk.
Konklusion
Både Mobil IoT , A B har deres egne fordele, når de overvejer den smarte gadebelysningsapplikation.
UNB fordele og ulemper ved smarte gadelys
UNB kommunikationsnetværk bruger ulicenseret og ureguleret frekvensspektrum (863 – 870 MHz / 910 – 923.5 MHz). Det er gratis at bruge. Det giver bredere dækning. Hver gateway kan understøtte fra 100 – 3000 enheder. Og derfor bruges 868 MHz/910 MHz frekvens af mange lavprisudstyrsproducenter fra børnelegetøj til droner.
UNB Gateways betragtes dog som et enkelt fejlpunkt. Den begrænsede båndbredde og sikkerhedssårbarheden anses også for at være en stor ulempe ved brug i offentlige kritiske infrastrukturapplikationer. Derfor er brugen af UNB-netværk i offentlig infrastruktur såsom trafiklys, CCTV og ATM ikke eksisterende. Byer kan overveje at bruge UNB-netværk til smart gadebelysningsapplikation på grund af dets lave omkostninger, men sikkerhedsaspekter bør undersøges fuldt ud og dokumenteres.
Cellular IoT fordele og ulemper til smarte gadelys
Mobil IoT netværk bruges af milliarder af enheder i dag. Administreret af global standardisering og sikkerhedsalliancer tilbyder Cellular IoT en af de højest kendte sikkerhed standard tilgængelig i dag. Mobilforbindelse bruges af forbrugere (smarte ure, mobiltelefoner), professionelle (smarte målere, industrielle maskiner) samt offentlig kritisk infrastruktur (energinet, trafiklys, vandpumper, pengeautomater, CCTV) applikationer.
Tidligere var en af de vigtigste barrierer ved at bruge Cellular IoT ejeromkostningerne, fordi det kræver et sim-kort / esim påkrævet pr. controller. Disse omkostninger er dog faldet markant i løbet af de sidste 5 – 8 år. I dag tilbyder flere MVNO'er og lokale teleoperatører Cellular IoT-forbindelse til US $15 - $20 med en altomfattende dækning i 10 år. Det betyder, 1.5 USD – 2 USD for altomfattende tilslutning i et år. Desuden skal kommunen ikke bekymre sig om netværksplanlægning eller vedligeholdelse af de lokale Gateways over flere år.
Derfor observerede vi, at et stigende antal byer og byer over hele kloden adopterer Mobil IoT for deres smarte gadebelysningsprojekter. Forskning viser, at dette tendens vil fortsætte.
Spørgsmål?
Smart gadebelysning klart tilbyde mange fordele. Det er blevet en de facto standard i mange nye LED-gadelysinstallationer over hele kloden. Vi håber, at denne artikel gav dig den tekniske og kommercielle indsigt, når du skal vælge mellem UNB og Cellular IoT til smart gadebelysning og smart city-applikationer.
Har du spørgsmål eller feedback? Vil du gerne lære mere? Du er velkommen til at kontakte os på info@tvilight.com.