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Comparación entre redes celulares y LoRaWAN
para aplicaciones de alumbrado público inteligente

Cuando se trata de un nuevo proyecto de alumbrado público inteligente, una de las preguntas importantes es decidir si usar la red celular o LoRaWAN para la aplicación.

Este artículo presenta una comparación técnica detallada y las implicaciones comerciales entre las opciones de red de comunicación Cellular IoT y LoRaWAN. Su objetivo es ayudar a los municipios y corporaciones de la ciudad a elegir una red de comunicación adecuada para sus próximos proyectos de alumbrado público inteligente.

¿Cómo funcionan las luces de calle inteligentes basadas en celulares?

A controlador de alumbrado público inteligente basado en Cellular IoT se conecta a Internet a través de local red de telecomunicaciones. Aquí, el controlador utiliza una señal 2G/ 3G/ 4G/ 5G (técnicamente denominada LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS y/o EDGE). Esto es similar a cómo un teléfono móvil típico, un cajero automático, un semáforo o un medidor inteligente se conectan a Internet. No hay necesidad de una puerta de enlace local.

¿Cómo funcionan las luces de calle inteligentes basadas en LoRaWAN?

LoRaWAN significa red de área amplia de largo alcance. Se basa en LoRa, una técnica de comunicación por radio patentada. El controlador de farolas basado en LoRa utiliza frecuencias de radio sin licencia para comunicarse con las puertas de enlace LoRaWAN centrales. Esta es típicamente una red en estrella. Las puertas de enlace LoRa actúan como centro central para conectar los controladores basados ​​en LoRa a Internet.

Celular vs LoRaWAN
Una comparación técnica y comercial detallada

Tipo de red

LoRaWAN
  • La red LoRaWAN puede intercambiar una pequeña cantidad de paquetes de datos entre puertas de enlace y dispositivos LoRA en una variedad de 5 - 10 km.
  • Es necesaria una línea de visión clara entre las puertas de enlace y los dispositivos.
  • LoRa Gateways puede conectar más de 1000 dispositivos. Sin embargo, las puertas de enlace LoRa a menudo actúan como un único punto de falla. Toda la red se cae cuando falla una puerta de enlace.
IoT celular
  • La red de comunicación celular a menudo se denomina comunicación IoT (internet de las cosas) cuando la utilizan dispositivos inteligentes.
  • La red IoT celular puede intercambiar cantidades de datos de medianas a muy altas en tiempo real entre las torres de telefonía celular locales y los dispositivos.
  • Las opciones incluyen: LTE CAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) o GSM/EGPRS (2G/ 3G). El dispositivo selecciona la red más adecuada en función de la disponibilidad de los operadores de telecomunicaciones locales.

Aplicaciones de mercado

LoRaWAN

LoRA está diseñado para ancho de banda bajo y latencia alta.
Es adecuado para aplicaciones tales como:

  • Conexión de objetos que no necesitan datos frecuentes o conectividad en tiempo real. Y funciona con batería. Por ejemplo, verificar si los contenedores de basura/basura están llenos o vacíos, recopilar datos ambientales en regiones remotas y monitorear sensores agrícolas.
  • Lectura remota de contadores inteligentes (eléctricos, gas, agua)
  • Varios millones de dispositivos utilizan LoRaWAN en la actualidad, especialmente aplicaciones profesionales y de consumo. Sin embargo, la tasa de adopción de LoRa en infraestructura crítica pública (como semáforos, bombas de agua, cajeros automáticos, etc.) es baja.
IoT celular
  • Cellular IoT ofrece ancho de banda medio/muy alto, baja latencia (comunicación bidireccional rápida)
  • Esta topología de red puede admitir todas las aplicaciones de mercado de tipo LoRA/UNB, así como aplicaciones que necesitan comunicación en tiempo real, como cajeros automáticos, semáforos, cámaras de seguridad, sistemas de estacionamiento público, iluminación inteligente y otros. Smart City aplicaciones.
  • Varias millones los dispositivos funcionan en la red celular hoy.
  • Todos los teléfonos móviles del mundo utilizan Cellular IoT.

Espectro sin licencia o con licencia

LoRaWAN
  • LoRA funciona en un espectro sin licencia: una solución propietaria (básicamente, cualquiera puede instalar una puerta de enlace LoRA)
  • El espectro LoRA (banda ISM 433 o 868 MHz, 2.4 GHz) es utilizado por varios otros servicios que pueden afectar el rendimiento de la red y es vulnerable a interferencias*
  • La posibilidad de que haya interferencia en una red (perturbación en la radiocomunicación debido a múltiples aplicaciones que utilizan el espectro) es mucho mayor.
  • No hay garantía de que este espectro sin licencia esté disponible después de 2028
IoT celular
  • Los operadores de telecomunicaciones locales compran el espectro con licencia para operar las redes celulares locales (las licencias son administradas por 3GPP alianza global y otorgada por el gobierno nacional)
  • Todas las conexiones se comprueban, verifican y solo entonces se les permite unirse a la red
  • Los operadores locales de telecomunicaciones gestionan activamente las redes, a menudo con disponibilidad de servicio 24 horas al día, 7 días a la semana, manteniendo así una alta fiabilidad.

Calidad de servicio y SLA

LoRaWAN
  • No existe un método establecido para la red LoRA
  • Las puertas de enlace y la red de LoRA pueden ser gestionadas por ciudadanos locales, operadores de telecomunicaciones, empresas privadas o incluso municipios.
  • En caso de que un municipio quiera administrar su propia red LoRA, su organización de TI debe cuidar el SLA y la disponibilidad de la red (incluido el mantenimiento, respaldo de emergencia, personal capacitado para la restauración, etc.)
IoT celular
  • El operador de telecomunicaciones local proporciona la asignación de recursos garantizada necesaria para la calidad de servicio (QoS) administrada, el tiempo de actividad suele llegar al 99,99 %.
  • Los operadores locales de telecomunicaciones ofrecen diferentes acuerdos de nivel de servicio (SLA), que incluyen garantías de disponibilidad para las diferentes topologías de red.
  • NB-IoT y LTE-CATM1 utilizan espectro con licencia 3G, 4G y 5G de los operadores de telecomunicaciones y, por lo tanto, todos los SLA y las garantías de disponibilidad son aplicables para esta topología de red.
  • En otras palabras, el municipio no tiene que preocuparse por la gestión de la red (igual que la red para telefonía móvil)

Standard

LoRaWAN
  • Si bien LoRA ha sido adoptado por varias empresas privadas, integradores de sistemas y consumidores, no ha sido adoptado por los grandes operadores de telecomunicaciones. Esta es una de las principales barreras
IoT celular
  • Todos los grandes operadores de telecomunicaciones internacionales han decidido implementar Gato LTE M1/ NB-IoT a gran escala. El lanzamiento está completo en muchos países del mundo.
  • LTE CAT 1 y GSM/ EGPRS son redes de comunicación estándar para teléfonos móviles y están disponibles en todo el mundo

Seguridad

LoRaWAN
  • La red LoRA ofrece seguridad de radiofrecuencia ISM estándar. A menudo se argumenta como insuficiente para la infraestructura crítica pública.
IoT celular
  • Sólida seguridad de red basada en estándares globales 3GPP
  • Sigue siendo un estándar global con los más altos niveles de seguridad (con actualizaciones continuas) hoy en día en la industria.
  • La infraestructura crítica pública, como los semáforos, las cámaras de seguridad y los cajeros automáticos, dependen de la red IoT celular para el funcionamiento diario.

Actualizaciones remotas de software y seguridad

LoRaWAN
  • Debido al ancho de banda (muy) bajo de la red LoRA, a menudo lleva mucho tiempo (una actualización OTA puede demorar semanas) o incluso no es posible (si la cantidad de dispositivos LoRA por puerta de enlace es mayor)
  • Desafortunadamente, la falta de una actualización rápida de OTA se considera uno de los mayores riesgos relacionados con los dispositivos basados ​​en LoRA. En caso de cualquier brecha de seguridad, esta dependencia puede crear riesgos inesperados
IoT celular
  • Debido a la disponibilidad de un buen ancho de banda y velocidad, los controladores basados ​​en la red celular (repartidos por la ciudad o el pueblo) se pueden actualizar de forma totalmente automática en cuestión de minutos.

Complejidad de instalación

LoRaWAN
  • Las farolas basadas en la red LoRA necesitan múltiples puertas de enlace
  • Esto requiere un diseño de red detallado (por ejemplo, cuántos Gateways se necesitan, dónde instalarlos, si hay una línea de sitio, etc.). Esto también requiere conocimientos y experiencia específicos del equipo de instalación.
  • El proceso de intervención, en caso de falla del Gateway, también debe estar bien documentado/planificado
IoT celular
  • La red celular ofrece una instalación gratuita de puerta de enlace física
  • Controladores (p. ej. NEMA or Zhaga controlador) se puede 'hacer clic' en la parte superior de la luminaria, y se conectarán automáticamente al Sistema de gestión de iluminación central (LMS) a través de una red de comunicación celular local

Costos de conectividad

LoRaWAN
  • La red LoRA a menudo se comercializa como una red "gratuita". Sin embargo, lamentablemente esto no es cierto.
  • Si el municipio instala la red LoRA en la ciudad, entonces es personalmente responsable de administrar, monitorear y mantener la red. El personal y los recursos deben ser reclutados y capacitados para administrar los Gateways.
  • Mientras que si un integrador de sistemas local u operador de telecomunicaciones ofrece conectividad LoRA, cobrará por la conectividad de red. Esto suele ser un costo oculto y debe aclararse explícitamente.
IoT celular
  • Los costos de la conectividad celular M2M/IoT fueron una de las principales barreras para la adopción de aplicaciones de alumbrado público inteligente. Sin embargo, este costo se ha reducido significativamente en los últimos cinco años.
  • Hoy en día, varios MVNO y operadores de telecomunicaciones locales ofrecen conectividad a un precio de entre 15 y 20 dólares estadounidenses durante 10 años por dispositivo controlador. En otras palabras, no hay que pagar cuotas de suscripción mensuales.
  • Este es un excelente nuevo desarrollo en la industria. Por lo tanto, un número creciente de aplicaciones de ciudades inteligentes, incluyendo proyectos de alumbrado público inteligente, han comenzado a utilizar la red IoT celular.

Conclusión

Ambos IoT celular y LoRaWAN tienen sus propios méritos al considerar la alumbrado público inteligente .

Pros y contras de LoRaWAN para alumbrado público inteligente

LoRaWAN es adecuado para aplicaciones de consumo y profesionales que requieren comunicación de largo alcance y donde los dispositivos funcionan con batería. También es adecuado donde los retrasos en la comunicación (alta latencia) y los aspectos de seguridad son menos importantes.

Sin embargo, la tasa de adopción de LoRaWAN para infraestructura crítica pública (como semáforos, bombas de agua, CCTV, cajeros automáticos, etc.) ha sido baja en la mayoría de los países. Esto es impulsado principalmente por:

– La responsabilidad y el costo de poseer (y mantener) la red LoRaWAN y las puertas de enlace LoRa durante varios años.
Riesgos de seguridad asociado con operar en anchos de banda sin licencia, así como la limitación de actualización de software del dispositivo. Esto puede tener graves consecuencias en caso de violación de la red.

El alumbrado público forma parte de la infraestructura crítica pública. Necesitan operar de manera confiable para mantener la seguridad pública. Durante los últimos 5 a 10 años, varios municipios intentaron utilizar LoRaWAN para la aplicación de alumbrado público inteligente. Esto incluye algunos municipios de Europa. Sin embargo, muchos de estos municipios en Europa han cerrado el proyecto de alumbrado público inteligente basado en LoRaWAN o han cambiado a una opción de red confiable. Esto se ha debido principalmente a problemas técnicos y de seguridad.

Pros y contras de IoT celular para alumbrado público inteligente

IoT celular La red es utilizada por miles de millones de dispositivos en la actualidad. Gestionado por mundial estandarización y alianzas de seguridad, Cellular IoT ofrece uno de los más altos EN LINEA estándar disponible en la actualidad. La conectividad celular es utilizada por consumidores (relojes inteligentes, teléfonos móviles), profesionales (medidores inteligentes, máquinas industriales), así como por infraestructura crítica pública (redes de energía, semáforos, bombas de agua, cajeros automáticos, circuito cerrado de televisión).

En el pasado, una de las principales barreras del uso de Cellular IoT era el costo de propiedad, ya que requiere una tarjeta sim/esim por controlador. Sin embargo, este costo se ha reducido significativamente durante los últimos 5 a 8 años. Hoy en día, varios MVNO y operadores de telecomunicaciones locales ofrecen conexión de IoT celular a un precio de entre 15 y 20 dólares estadounidenses con una cobertura todo incluido durante 10 años. Eso significa, US $ 1.5 - $ 2 por conectividad con todo incluido durante un año. Además, el municipio no necesita preocuparse por la planificación de la red o el mantenimiento de los Gateways locales durante varios años.

Por lo tanto, observamos que un número cada vez mayor de pueblos y ciudades en todo el mundo están adoptando IoT celular para su proyectos de alumbrado público inteligente. Investigación muestra que esto tendencia continuará.

¿Tiene preguntas?

Farolas inteligentes claramente ofrecen muchos ventajas. Se ha convertido en un estándar de facto en muchas instalaciones nuevas de alumbrado público LED en todo el mundo. Esperamos que este artículo le haya brindado información técnica y comercial al momento de elegir entre LoRaWAN y Cellular IoT para aplicaciones de alumbrado público inteligente y ciudades inteligentes.

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