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Vergleich zwischen Mobilfunk- und UNB-Netzwerk
für intelligente Straßenbeleuchtungsanwendungen

Da Städte die Umsetzung intelligenter Straßenbeleuchtungsprojekte planen, ist die Wahl des richtigen Kommunikationsnetzwerks eine wichtige Entscheidung.

Dieser Artikel bietet einen technischen und kommerziellen Vergleich der Verwendung Mobilfunk-IoT gegen Ultraschmales Band (UNB) Kommunikationsnetze. Ziel ist es, Kommunen und städtischen Unternehmen die notwendigen Informationen zur Verfügung zu stellen, um eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, welches Kommunikationsnetzwerk sie für ihre bevorstehenden Projekte zur intelligenten Straßenbeleuchtung wählen sollen.

Wie funktionieren mobilfunkbasierte intelligente Straßenlaternen?

A Intelligente Straßenlaternensteuerung basiert auf Mobilfunk-IoT Verbindet sich lokal mit dem Internet Telekommunikationsnetz. Hier verwendet der Controller ein 2G/3G/4G/5G-Signal (technisch als LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS und/oder EDGE bezeichnet). Dies ähnelt der Art und Weise, wie sich ein typisches Mobiltelefon, ein Geldautomat, eine Ampel oder ein Smart Meter mit dem Internet verbindet. Ein lokales Gateway ist nicht erforderlich.

Wie funktionieren intelligente Straßenlaternen auf UNB-Basis?

UNB steht für Ultra Narrowband. Die UNB-basierte Straßenlaternensteuerung nutzt nicht lizenzierte Funkfrequenzen (863 – 870 MHz / 910 – 923.5 MHz), um mit einem oder mehreren zentralen UNB-Gateways zu kommunizieren. Die Gateways fungieren als zentraler Hub, um UNB-basierte Lampensteuerungen mit dem Internet zu verbinden.

Mobilfunk vs. UNB
Ein detaillierter technischer und kaufmännischer Vergleich

Netzwerktyp

UNB
  • UNB ist ein privates Netzwerk, das kleine Datenpakete zwischen privaten UNB-Gateways und den Geräten austauschen kann. Die Reichweite des Gateways zum Gerät kann je nach Antennenleistung zwischen 500 m und 16 km liegen.
  • UNB-Gateways können zwischen 100 und 3000 Geräte verbinden.
  • Allerdings werden die UNB-Gateways oft als Single Point of Failure betrachtet. Das gesamte Netzwerk fällt aus, wenn ein Gateway ausfällt.
Mobilfunk-IoT
  • Mobilfunknetze werden oft als IoT-Kommunikation (Internet of Things) bezeichnet, wenn sie von intelligenten Geräten verwendet werden.
  • Das zellulare IoT-Netzwerk kann mittlere bis sehr große Datenmengen in Echtzeit zwischen den lokalen Mobilfunkmasten und den Geräten austauschen.
  • Zu den Optionen gehören: LTE-CAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) oder GSM / EGPRS (2G/ 3G). Das Gerät wählt das am besten geeignete Netz basierend auf der Verfügbarkeit der lokalen Telekommunikationsbetreiber aus.

Marktanwendungen

UNB
  • UNB bietet niedrige bis mittlere Bandbreite und niedrige bis mittlere Latenz
  • Es wird von einigen privaten Unternehmen für intelligente Beleuchtung und einigen proprietären Lösungen bereitgestellt
  • Das UNB-Netzwerk wurde von der Global Telecom (3GPP)-Allianz nicht akzeptiert und aus dem Mobilfunkstandard gestrichen. Aus diesem Grund wird im UNB-Netzwerk nur eine begrenzte Anzahl von Geräten betrieben, hauptsächlich von privaten Unternehmen mit beschränkter Haftung.
  • Das UNB-Kommunikationsnetzwerk nutzt ein kostenloses, nicht lizenziertes und unreguliertes Frequenzspektrum (863 – 870 MHz / 910 – 923.5 MHz). Und deshalb wird die Frequenz 868 MHz/910 MHz von vielen Herstellern kostengünstiger Geräte verwendet, von Kinderspielzeug bis hin zu Drohnen.
  • UNB-Gateways gelten jedoch als Single Point of Failure. Und Sicherheitslücken gelten als großer Nachteil für den Einsatz in öffentlichen kritischen Infrastrukturanwendungen. Daher gibt es keine Nutzung des UNB-Netzwerks in öffentlichen Infrastrukturen wie Ampeln, Videoüberwachung und Geldautomaten.
Mobilfunk-IoT
  • Mobilfunk-IoT bietet mittlere/sehr hohe Bandbreite, geringe Latenz (schnelle bidirektionale Kommunikation)
  • Diese Netzwerktopologie kann alle Marktanwendungen vom Typ LoRA/UNB sowie Anwendungen unterstützen, die eine Echtzeitkommunikation benötigen, wie z. B. Geldautomaten, Ampeln, Sicherheitskameras, öffentliche Parksysteme, intelligente Beleuchtung und andere Smart City um weitere Anwendungsbeispiele zu finden.
  • . Billion Geräte funktionieren heute im Mobilfunknetz.
  • Alle Mobiltelefone der Welt nutzen Cellular IoT.

Nicht lizenziertes versus lizenziertes (reguliertes) Spektrum

UNB
  • UNB arbeitet im nicht lizenzierten Spektrum (868 – 869.6 MHz oder 910 – 923.5 MHz). Dabei handelt es sich um freie und unregulierte Frequenzbandbreite.
  • Da es sich bei 868 MHz/915 MHz um ein kostenloses, nicht lizenziertes und unreguliertes Frequenzspektrum handelt, werden viele kostengünstige Geräte, von Kinderspielzeug bis hin zu Drohnen, in diesen Frequenzbändern betrieben.
  • Die Wahrscheinlichkeit von Interferenzen und Störungen im nicht lizenzierten Spektrum (Störung der Funkkommunikation aufgrund mehrerer Anwendungen, die das Spektrum nutzen) ist deutlich höher.
  • Es gibt keine Garantie dafür, dass dieses nicht lizenzierte Spektrum nach 2028 weiter betrieben werden darf.
  • Aufgrund der leichten Anfälligkeit für Sicherheitsverletzungen verlangen viele Länder eine formelle Genehmigung der National Telecom Regulatory Authority (TRA), um UNB für öffentliche Infrastrukturprojekte zu nutzen.
Mobilfunk-IoT
  • Lokale Telekommunikationsbetreiber kaufen das lizenzierte Spektrum, um lokale Mobilfunknetze zu betreiben (Lizenzen werden verwaltet von 3GPP globale Allianz und von der nationalen Regierung gewährt)
  • Alle Verbindungen werden geprüft, verifiziert und erst dann dem Netzwerk beitreten dürfen
  • Lokale Telekommunikationsbetreiber verwalten die Netzwerke aktiv, häufig mit Dienstverfügbarkeit rund um die Uhr, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit aufrechterhalten wird

Servicequalität und SLA

UNB
  • UNB ist ein proprietäres Netzwerk. Nur wenige private Unternehmen können ein UNB-Gateway bereitstellen.
  • Wenn eine Gemeinde ihr UNB-Netzwerk verwalten möchte, muss sich ihre IT-Organisation um das SLA und die Netzwerkverfügbarkeit kümmern.
  • Die Kommunen benötigen geschultes Personal für die Netzwerkwartung, Notfallunterstützung, geschultes Personal für die Wiederherstellung des Netzwerks, die Netzwerksicherheit usw. Dies dient hauptsächlich der Bewältigung von Ausfallszenarien – wenn UNB in ​​öffentlichen kritischen Infrastrukturen eingesetzt wird
Mobilfunk-IoT
  • Lokale Telekommunikationsbetreiber bieten eine garantierte Ressourcenzuweisung, die für Managed Quality of Service (QoS) benötigt wird, die Betriebszeit beträgt oft bis zu 99,99 %
  • Lokale Telekommunikationsbetreiber bieten verschiedene Service Level Agreements (SLA) an, einschließlich Verfügbarkeitsgarantien für die verschiedenen Netzwerktopologien
  • NB-IoT und LTE-CATM1 verwenden lizenziertes 3G-, 4G- und 5G-Spektrum der Telekommunikationsbetreiber, und daher gelten alle SLAs und Verfügbarkeitsgarantien für diese Netzwerktopologie
  • Mit anderen Worten, die Gemeinde muss sich nicht um das Netzwerkmanagement kümmern (wie das Netzwerk für Mobiltelefone).

Normen

UNB
  • UNB wird von einem privaten Unternehmen angeboten. Es wurde von den großen Telekommunikationsbetreibern nicht übernommen. Der Telekommunikationsbetreiber kann keinen Support leisten, wenn in einem solchen privaten Netzwerk Probleme auftreten
Mobilfunk-IoT
  • Alle großen / internationalen Telekommunikationsbetreiber haben sich für die Implementierung entschieden LTE-Kat M1/ NB-IoT im großen Stil. Der Rollout ist in vielen Ländern weltweit abgeschlossen.
  • LTE CAT1 und GSM/ EGPRS sind Standardkommunikationsnetzwerke für Mobiltelefone und weltweit verfügbar

Sicherheit

UNB
  • UNB ist ein privates proprietäres Netzwerk. Jede Sicherheitslücke im Netzwerk kann nur von dem privaten Unternehmen behoben werden, das die Hardware-Ausrüstung geliefert hat.
  • Die von der UNB genutzten 868-MHz-/915-MHz-Frequenzspektren sind kostenlos, nicht lizenziert und nicht reguliert. Daher erwägen öffentliche kritische Infrastrukturen wie Ampeln, Sicherheitskameras und Geldautomaten niemals die Nutzung von UNB.
  • UNB-Gateways gelten aufgrund ihres Designs oft als Single Point of Failure. Solche Gateways im öffentlichen Bereich sind anfällig für Sicherheitsverletzungen. Wenn ein Gateway ausfällt, sind Tausende von Geräten nicht mehr erreichbar.
Mobilfunk-IoT
  • Starke Netzwerksicherheit basierend auf den globalen 3GPP-Standards
  • Es bleibt heute in der Branche ein globaler Standard mit den höchsten Sicherheitsstufen (mit kontinuierlichen Updates).
  • Öffentliche kritische Infrastrukturen wie Ampeln, Sicherheitskameras und Geldautomaten sind für den täglichen Betrieb auf das zellulare IoT-Netzwerk angewiesen

Remote-Software- und Sicherheitsupdates

UNB
  • Das UNB-Netzwerk kann OTA abhängig von der Größe des Netzwerks unterstützen.
  • Allerdings kann ein solcher OTA einige Zeit in Anspruch nehmen. Dies kann zwischen mehreren Stunden und mehreren Wochen dauern – je nach Größe und Entfernung des Netzwerks.
  • Sowohl das UNB-Gateway als auch die UNB-Geräte müssen ständig online sein, damit ein solches OTA-Update funktioniert
Mobilfunk-IoT
  • Aufgrund der Verfügbarkeit von guter Bandbreite und Geschwindigkeit können Steuerungen, die auf einem Mobilfunknetz basieren (über die Stadt oder den Ort verteilt), innerhalb weniger Minuten vollautomatisch aktualisiert werden

Komplexität der Installation

UNB
  • Auf dem UNB-Netzwerk basierende Straßenlaternen benötigen mehrere Gateways
  • Dies erfordert ein detailliertes Netzwerkdesign (z. B. wie viele Gateways benötigt werden, wo sie installiert werden sollen, gibt es eine Standortlinie usw.). Dies erfordert auch spezifisches Wissen und Know-how des Installationsteams
  • Der Interventionsprozess im Falle eines Gateway-Ausfalls muss ebenfalls gut dokumentiert/geplant werden
Mobilfunk-IoT
  • Das Mobilfunknetz bietet eine kostenlose physische Gateway-Installation
  • Controller (zB NEMA or zhaga Controller) können oben auf der Leuchte „angeklickt“ werden und verbinden sich automatisch über ein lokales Mobilfunknetz mit dem zentralen Lichtmanagementsystem (LMS).

Konnektivitätskosten

UNB
  • Ähnlich wie LoRA wird das UNB-Netzwerk oft als „kostenloses“ Netzwerk vermarktet. Dies ist jedoch leider nicht wahr
  • Wenn die Gemeinde ein UNB-Netzwerk in der Stadt installiert, ist sie persönlich für die Verwaltung, Überwachung und Wartung des Netzwerks verantwortlich. Für die Verwaltung der Gateways müssen Personal und Ressourcen rekrutiert und geschult werden
Mobilfunk-IoT
  • Die Kosten für die zellulare M2M/IoT-Konnektivität waren eines der Haupthindernisse für die Einführung intelligenter Straßenbeleuchtungsanwendungen. Diese Kosten sind jedoch in den letzten fünf Jahren erheblich gesunken.
  • Heute bieten mehrere MVNOs und lokale Telekommunikationsbetreiber Konnektivität für 15 bis 20 US-Dollar für 10 Jahre pro Controller-Gerät an. Mit anderen Worten, es müssen keine monatlichen Abonnementgebühren gezahlt werden.
  • Dies ist eine hervorragende neue Entwicklung in der Branche. Daher immer mehr Smart-City-Anwendungeneinschließlich Intelligente Straßenbeleuchtungsprojekte, haben begonnen, ein zellulares IoT-Netzwerk zu verwenden.

Zusammenfassung

Beide Mobilfunk-IoT und UNB haben ihre eigenen Vorzüge, wenn es um die Anwendung einer intelligenten Straßenbeleuchtung geht.

UNB-Vor- und Nachteile für intelligente Straßenlaternen

Das UNB-Kommunikationsnetzwerk nutzt ein nicht lizenziertes und unreguliertes Frequenzspektrum (863 – 870 MHz / 910 – 923.5 MHz). Die Nutzung ist kostenlos. Es bietet eine breitere Abdeckung. Jedes Gateway kann 100 bis 3000 Geräte unterstützen. Und deshalb wird die Frequenz 868 MHz/910 MHz von vielen Herstellern kostengünstiger Geräte verwendet, von Kinderspielzeug bis hin zu Drohnen.

UNB-Gateways gelten jedoch als Single Point of Failure. Auch die begrenzte Bandbreite und die Sicherheitslücke gelten als großer Nachteil für den Einsatz in öffentlichen kritischen Infrastrukturanwendungen. Daher gibt es keine Nutzung des UNB-Netzwerks in öffentlichen Infrastrukturen wie Ampeln, Videoüberwachung und Geldautomaten. Aufgrund der geringen Kosten können Städte die Nutzung des UNB-Netzwerks für intelligente Straßenbeleuchtungsanwendungen in Betracht ziehen, Sicherheitsaspekte sollten jedoch umfassend untersucht und dokumentiert werden.

Cellular IoT Vor- und Nachteile für intelligente Straßenlaternen

Mobilfunk-IoT Das Netzwerk wird heute von Milliarden von Geräten verwendet. Verwaltet von global Standardisierung und Sicherheitsallianzen bietet Cellular IoT eines der bekanntesten Sicherheitdienst Standard heute verfügbar. Die Mobilfunkkonnektivität wird sowohl von Verbrauchern (Smartwatches, Mobiltelefone), als auch von Fachleuten (Smart Meter, Industriemaschinen) genutzt öffentliche kritische Infrastruktur (Energienetze, Ampeln, Wasserpumpen, Geldautomaten, CCTV) Anwendungen.

In der Vergangenheit waren die Betriebskosten eines der Haupthindernisse bei der Nutzung von Cellular IoT, da pro Controller eine SIM-Karte / Esim erforderlich ist. Diese Kosten sind jedoch in den letzten 5 bis 8 Jahren erheblich gesunken. Heute bieten mehrere MVNOs und lokale Telekommunikationsbetreiber zellulare IoT-Verbindungen für 15 bis 20 US-Dollar mit einer All-Inclusive-Abdeckung für 10 Jahre an. Das bedeutet 1.5 bis 2 US-Dollar für All-Inclusive-Konnektivität für ein Jahr. Darüber hinaus muss sich die Gemeinde nicht um die Netzwerkplanung oder die Wartung der lokalen Gateways über mehrere Jahre kümmern.

Daher haben wir beobachtet, dass immer mehr Städte und Gemeinden auf der ganzen Welt die Einführung übernehmen Mobilfunk-IoT für ihre Intelligente Straßenbeleuchtungsprojekte. Forschung zeigt, dass dies Trend Fortsetzung wird folgen.

STELLEN SIE UNS IHRE FRAGE

Intelligente Straßenlaternen bieten eindeutig viele Vorteilen . Es ist zum De-facto-Standard in vielen neuen LED-Straßenlaterneninstallationen auf der ganzen Welt geworden. Wir hoffen, dass Ihnen dieser Artikel technische und kommerzielle Erkenntnisse bei der Wahl zwischen UNB und Cellular IoT für intelligente Straßenbeleuchtung und Smart-Cities-Anwendungen vermittelt hat.

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