Cellular- ja LoRaWAN-verkkojen vertailu
älykkääseen katuvalaistukseen
Kun a uusi älykäs katuvalaistusprojektiYksi tärkeimmistä kysymyksistä on päättää, käytetäänkö sovelluksessa Cellular- vai LoRaWAN-verkkoa.
Tässä artikkelissa esitetään yksityiskohtainen tekninen vertailu ja kaupalliset vaikutukset Cellular IoT- ja LoRaWAN-viestintäverkkovaihtoehtojen välillä. Sen tarkoituksena on auttaa kuntia ja kaupunkiyrityksiä tekemään sopiva tietoliikenneverkkovalinta tuleviin älykatuvalaistusprojekteihinsa.
Kuinka matkapuhelinpohjaiset älykkäät katuvalot toimivat?
A älykäs katuvaloohjain perustuu Cellular IoT muodostaa yhteyden Internetiin paikallisen kautta televerkko. Tässä ohjain käyttää 2G/3G/4G/5G-signaalia (teknisesti kutsutaan nimellä LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS ja/tai EDGE). Tämä on samanlainen tapa kuin tavallinen matkapuhelin, pankkiautomaatti, liikennevalo tai älymittari muodostaa yhteyden Internetiin. Paikallista porttia ei tarvita.
Kuinka LoRaWAN-pohjaiset älykkäät katuvalot toimivat?
LoRaWAN tarkoittaa pitkän kantaman laaja-alaista verkkoa. Se on rakennettu LoRalle – patentoidulle radioviestintätekniikalle. LoRa-pohjainen katuvalaisinohjain käyttää lisensoimattomia radiotaajuuksia viestiäkseen LoRaWAN-keskiyhdyskäytävän kanssa. Tämä on tyypillisesti tähtiverkko. LoRa Gatewayt toimivat keskeisenä keskittimenä, joka yhdistää LoRa-pohjaiset ohjaimet Internetiin.
Cellular vs LoRaWAN
Yksityiskohtainen tekninen ja kaupallinen vertailu
Verkon tyyppi
LoRaWAN
- LoRaWAN-verkko voi vaihtaa pieniä määriä datapaketteja LoRA-yhdyskäytävien ja -laitteiden välillä 5-10 km.
- Yhdyskäytävien ja laitteiden välillä on oltava selkeä näköyhteys.
- LoRa Gatewayt voivat yhdistää yli 1000 laitetta. LoRa-yhdyskäytävät toimivat kuitenkin usein yhtenä vikakohtana. Koko verkko katkeaa, kun yhdyskäytävä epäonnistuu.
Mobiili IoT
- Matkapuhelinverkkoa kutsutaan usein IoT-viestinnäksi (internet of things), kun sitä käytetään älypuhelimissa.
- Mobiili IoT-verkko voi vaihtaa keskisuurista erittäin suuria tietomääriä reaaliajassa paikallisten matkapuhelintornien ja laitteiden välillä.
- Vaihtoehdot ovat: LTE CAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) tai GSM / EGPRS (2G/3G). Laite valitsee sopivimman verkon paikallisten teleoperaattoreiden saatavuuden perusteella.
Markkinoiden sovellukset
LoRaWAN
LoRA on suunniteltu pienelle kaistanleveydelle, korkealle latenssille.
Se sopii sovelluksiin, kuten:
- Objektien yhdistäminen, jotka eivät tarvitse usein dataa tai reaaliaikaista yhteyttä. Ja toimii akulla. Esimerkiksi tarkistaa, ovatko jäte-/roska-astiat täynnä vai tyhjiä, kerätä ympäristötietoja syrjäisiltä alueilta ja seurata maatalousantureita.
- Älykkäiden mittarien (sähkö, kaasu, vesi) etäluenta
- Useat miljoonat laitteet käyttävät LoRaWANia nykyään, erityisesti kuluttaja- ja ammattisovellukset. LoRa:n käyttöaste julkisessa kriittisessä infrastruktuurissa (kuten liikennevalot, vesipumput, pankkiautomaatti jne.) on kuitenkin alhainen.
Mobiili IoT
- Cellular IoT tarjoaa keskitason/erittäin suuren kaistanleveyden, alhaisen latenssin (nopea kaksisuuntainen viestintä)
- Tämä verkkotopologia voi tukea kaikkia LoRA/UNB-tyyppisiä markkinasovelluksia sekä sovelluksia, jotka tarvitsevat reaaliaikaista viestintää, kuten pankkiautomaatti, liikennevalot, turvakamerat, julkiset pysäköintijärjestelmät, älyvalot ja muut Smart City sovelluksissa.
- Useat miljardi laitteet toimivat nykyään matkapuhelinverkossa.
- Kaikki maailman matkapuhelimet käyttävät Cellular IoT:tä.
Lisensoimaton tai lisensoitu taajuus
LoRaWAN
- LoRA toimii lisensoimattomalla taajuudella – patentoitu ratkaisu (periaatteessa kuka tahansa voi asentaa LoRA-yhdyskäytävän)
- LoRA-spektriä (ISM-taajuus 433 tai 868 MHz, 2.4 GHz) käyttävät useat muut palvelut, jotka voivat vaikuttaa verkon suorituskykyyn ja on alttiina häirinnälle*
- Todennäköisyys, että verkossa esiintyy häiriöitä (radioviestinnässä on häiriöitä useiden spektriä käyttävien sovellusten vuoksi) on paljon suurempi
- Ei ole takeita siitä, että tämä lisensoimaton taajuus on käytettävissä vuoden 2028 jälkeen
Mobiili IoT
- Paikalliset teleoperaattorit ostavat lisensoidun taajuuden käyttääkseen paikallisia matkapuhelinverkkoja (lisenssiä hallinnoi 3GPP maailmanlaajuinen liitto ja kansallisen hallituksen myöntämä)
- Kaikki yhteydet tarkistetaan, varmistetaan ja vasta sitten sallitaan liittyä verkkoon
- Paikalliset teleoperaattorit hallinnoivat verkkoja aktiivisesti usein 24 x 7 palvelun saatavuudella, mikä ylläpitää korkeaa luotettavuutta
Palvelun laatu ja SLA
LoRaWAN
- LoRA-verkolle ei ole vakiintunutta menetelmää
- LoRA-yhdyskäytäviä ja verkkoa voivat hallita paikalliset kansalaiset, teleoperaattori, yksityinen yritys tai jopa kunnat
- Mikäli kunta haluaa hallinnoida omaa LoRA-verkkoaan, sen IT-organisaation tulee huolehtia SLA:sta ja verkon käytettävyydestä (mukaan lukien ylläpito, hätävarmuuskopiointi, koulutettu henkilökunta kunnostukseen jne.)
Mobiili IoT
- Paikallinen teleoperaattori tarjoaa taatun resurssien allokoinnin, jota tarvitaan hallitun palvelun laatuun (QoS), käyttöaika on usein jopa 99,99 %
- Paikalliset teleoperaattorit tarjoavat erilaisia palvelutasosopimuksia (SLA), mukaan lukien käytettävyystakuut eri verkkotopologioille
- NB-IoT ja LTE-CATM1 käyttävät teleoperaattoreiden 3G-, 4G- ja 5G-lisensoituja taajuuksia, joten kaikki SLA-sopimukset ja saatavuustakuut ovat voimassa tässä verkkotopologiassa.
- Toisin sanoen kunnan ei tarvitse huolehtia verkonhallinnasta (sama kuin matkapuhelimen verkko)
Standardi
LoRaWAN
- Useat yksityiset yritykset, järjestelmäintegraattorit ja kuluttajat ovat ottaneet LoRA:n käyttöön, mutta suuret teleoperaattorit eivät ole omaksuneet sitä. Tämä on yksi suurimmista esteistä
Mobiili IoT
Turvallisuus
LoRaWAN
- LoRA-verkko tarjoaa standardin mukaisen ISM-radiotaajuussuojauksen. Sen väitetään usein olevan riittämätön julkiselle kriittiselle infrastruktuurille
Mobiili IoT
- Vahva verkkoturvallisuus, joka perustuu 3GPP:n maailmanlaajuisiin standardeihin
- Se on edelleen maailmanlaajuinen standardi korkeimmalla suojaustasolla (jatkuvilla päivityksillä) tällä hetkellä alalla
- Julkinen kriittinen infrastruktuuri, kuten liikennevalot, turvakamerat ja pankkiautomaatit, ovat riippuvaisia IoT-matkapuhelinverkosta päivittäisessä toiminnassa
Etäohjelmisto- ja tietoturvapäivitykset
LoRaWAN
- LoRA-verkon (erittäin) alhaisesta kaistanleveydestä johtuen se on usein erittäin aikaa vievää (OTA-päivitys voi kestää viikkoja) tai ei edes mahdollista (jos LoRA-laitteiden määrä yhdyskäytävää kohti on enemmän)
- Nopean OTA-päivityksen puutetta pidetään valitettavasti yhtenä suurimmista LoRA-pohjaisiin laitteisiin liittyvistä riskeistä. Jos tietoturvaloukkaus tapahtuu, tämä riippuvuus voi aiheuttaa odottamattomia riskejä
Mobiili IoT
- Hyvän kaistanleveyden ja nopeuden ansiosta matkapuhelinverkkoon perustuvat ohjaimet (hajallaan ympäri kaupunkia) voidaan päivittää täysin automaattisesti muutamassa minuutissa
Asennuksen monimutkaisuus
LoRaWAN
- LoRA-verkkopohjaiset katuvalot tarvitsevat useita yhdyskäytäviä
- Tämä edellyttää yksityiskohtaista verkkosuunnittelua (esimerkiksi kuinka monta yhdyskäytävää tarvitaan, mihin ne asennetaan, onko sivustolla riviä jne.). Tämä edellyttää myös asennustiimin erityisosaamista ja asiantuntemusta
- Interventioprosessi, jos Gateway-vika on myös dokumentoitu/suunniteltu hyvin
Mobiili IoT
- Matkapuhelinverkko tarjoaa fyysisen yhdyskäytävän ilmaisen asennuksen
- Ohjaimet (esim NEMA or zhaga ohjain) voidaan napsauttaa valaisimen yläosa, ja ne muodostavat automaattisesti yhteyden Central Light Management System (LMS) -järjestelmään paikallisen matkapuhelinverkon kautta
Yhteyskustannukset
LoRaWAN
- LoRA-verkkoa markkinoidaan usein "ilmaiseksi" verkkoksi. Valitettavasti tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa
- Jos kunta asentaa LoRA-verkon kaupunkiin, on se henkilökohtaisesti vastuussa verkon hallinnasta, valvonnasta ja ylläpidosta. Henkilöstöä ja resursseja on rekrytoitava ja koulutettava hallitsemaan portteja
- Jos paikallinen järjestelmäintegraattori tai teleoperaattori tarjoaa LoRA-yhteyden, he veloittavat verkkoyhteydestä. Tämä on usein piilokustannuksia, ja se on selvennettävä
Mobiili IoT
- Matkapuhelinverkon M2M/IoT-yhteyden kustannukset olivat yksi suurimmista esteistä älykkään katuvalaistussovelluksen käyttöönotolle. Nämä kustannukset ovat kuitenkin laskeneet merkittävästi viimeisen viiden vuoden aikana.
- Nykyään useat MVNO:t ja paikalliset teleoperaattorit tarjoavat liitettävyyttä 15–20 dollarilla 10 vuoden ajan ohjainlaitetta kohti. Toisin sanoen kuukausimaksuja ei tarvitse maksaa.
- Tämä on loistava uusi kehitys teollisuudessa. Siksi kasvava määrä smart city -sovelluksiamukaan lukien älykkäitä katuvalaistusprojekteja, ovat alkaneet käyttää matkapuhelinverkon IoT-verkkoa.
Yhteenveto
molemmat Cellular IoT ja LoRaWAN niillä on omat etunsa harkitessaan älykäs katuvalaistus sovellus.
LoRaWAN plussat ja miinukset älykkäille katuvaloille
LoRaWAN sopii kuluttaja- ja ammattikäyttöön, joka vaatii pitkän kantaman tiedonsiirtoa ja joissa laitteet toimivat akulla. Se sopii myös kohteisiin, joissa viestintäviiveet (korkea latenssi) ja turvallisuusnäkökohdat ovat vähemmän tärkeitä.
LoRaWANin käyttöaste julkisessa kriittisessä infrastruktuurissa (kuten liikennevalot, vesipumput, CCTV, pankkiautomaatti jne.) on kuitenkin ollut alhainen useimmissa maissa. Tätä ohjaa enimmäkseen:
– LoRaWAN-verkon ja LoRa Gatewayn omistamisen (ja ylläpidon) vastuu ja kustannukset useiden vuosien ajan.
- Turvallisuusriskit liittyvät lisensoimattomilla kaistanleveyksillä toimimiseen, sekä rajoitukset laitteen ohjelmistopäivitys. Tällä voi olla vakavia seurauksia tapauksessa a verkkomurto.
Katuvalot kuuluvat julkisen kriittisen infrastruktuurin piiriin. Niiden on toimittava luotettavasti yleisen turvallisuuden ylläpitämiseksi. Viimeisten 5-10 vuoden aikana useat kunnat ovat yrittäneet käyttää LoRaWANia älykkääseen katuvalaistukseen. Tämä sisältää joitakin Euroopan kuntia. Monet näistä Euroopan kunnista ovat kuitenkin lopettaneet LoRaWAN-pohjaisen älykatuvalaistusprojektin tai siirtyneet luotettavaan verkkovaihtoehtoon. Tämä johtuu pääasiassa teknisistä ja turvallisuuskysymyksistä.
Mobiili IoT:n plussat ja miinukset älykkäille katuvaloille
Mobiili IoT Miljardit laitteet käyttävät nykyään verkkoa. Ylläpitäjä globaali standardointi ja tietoturvaallianssit, Cellular IoT tarjoavat yhden tunnetuimmista turvallisuus standardi saatavilla tänään. Mobiiliyhteyksiä käyttävät niin kuluttajat (älykellot, matkapuhelimet), ammattilaiset (älymittarit, teollisuuskoneet) julkinen kriittinen infrastruktuuri (energiaverkot, liikennevalot, vesipumput, pankkiautomaatit, CCTV) sovellukset.
Aiemmin yksi keskeisistä Cellular IoT:n käytön esteistä oli omistuskustannukset, koska se vaatii yhden sim-kortin / esim. vaaditaan ohjainta kohden. Nämä kustannukset ovat kuitenkin laskeneet merkittävästi viimeisten 5–8 vuoden aikana. Nykyään useat MVNO:t ja paikalliset teleoperaattorit tarjoavat Cellular IoT -yhteyden hintaan US $ 15 – $ 20 ja kattavan kattavuuden 10 vuoden ajan. Tämä tarkoittaa 1.5–2 dollaria all inclusive -yhteydestä vuodeksi. Lisäksi kunnan ei tarvitse huolehtia verkon suunnittelusta tai paikallisten porttien ylläpidosta usean vuoden ajan.
Siksi havaitsimme, että yhä useammat kaupungit ympäri maailmaa ovat omaksumassa Mobiili IoT niiden älykkäitä katuvalaistusprojekteja. tutkimus osoittaa, että tämä suuntaus jatkuu.
Kysymyksiä?
Älykkäät katuvalot tarjoavat selvästi monia etuja. Siitä on tullut de facto standardi monissa uusissa LED-katuvaloasennuksissa ympäri maailmaa. Toivomme, että tämä artikkeli tarjosi sinulle teknisiä ja kaupallisia näkemyksiä, kun valitsit LoRaWANin ja Cellular IoT:n välillä älykkään katuvalaistuksen ja älykkäiden kaupunkien sovelluksiin.
Onko sinulla kysyttävää tai palautetta? Haluatko oppia lisää? Ota rohkeasti yhteyttä osoitteeseen info@tvilight.com.