Confronto tra reti cellulari e LoRaWAN
per l'applicazione di illuminazione stradale intelligente
Quando si tratta di a nuovo progetto di illuminazione stradale intelligente, una delle domande importanti è decidere se utilizzare la rete cellulare o LoRaWAN per l'applicazione.
Questo articolo presenta un confronto tecnico dettagliato e implicazioni commerciali tra le opzioni di rete di comunicazione IoT cellulare e LoRaWAN. Ha lo scopo di assistere i comuni e le società cittadine nella scelta di una rete di comunicazione appropriata per i loro imminenti progetti di illuminazione stradale intelligente.
Come funzionano i lampioni intelligenti basati su cellulare?
A controllore intelligente dell'illuminazione stradale basato su Cellular IoT si connette a Internet tramite locale rete di telecomunicazioni. Qui il controller utilizza il segnale 2G/3G/4G/5G (tecnicamente definito come LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS e/o EDGE). Questo è simile a come un tipico telefono cellulare, bancomat, semaforo o contatore intelligente si connette a Internet. Non è necessario un gateway locale.
Come funzionano i lampioni intelligenti basati su LoRaWAN?
LoRaWAN sta per rete geografica a lungo raggio. È costruito su LoRa, una tecnica di comunicazione radio proprietaria. Il controller per lampioni basato su LoRa utilizza frequenze radio senza licenza per comunicare con i gateway LoRaWAN centrali. Questa è tipicamente una rete a stella. I gateway LoRa fungono da hub centrale per connettere i controller basati su LoRa a Internet.
Cellulare vs LoRaWAN
Un dettagliato confronto tecnico e commerciale
Tipo di rete
LoRaWAN
- La rete LoRaWAN può scambiare piccole quantità di pacchetti di dati tra gateway e dispositivi LoRA su una gamma di 5-10 km.
- È necessaria una chiara linea di vista tra gateway e dispositivi.
- I gateway LoRa possono connettere oltre 1000 dispositivi. Tuttavia, i gateway LoRa spesso fungono da singolo punto di errore. L'intera rete si interrompe quando un gateway si guasta.
IoT cellulare
- La rete di comunicazione cellulare viene spesso definita comunicazione IoT (internet delle cose) quando utilizzata da dispositivi intelligenti.
- La rete IoT cellulare può scambiare quantità di dati medio-alte in tempo reale tra le torri cellulari locali e i dispositivi.
- Le opzioni includono: GATTO LTE M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) o GSM/EGPRS (2G/3G). Il dispositivo seleziona la rete più adatta in base alla disponibilità degli operatori di telecomunicazioni locali.
Applicazioni di mercato
LoRaWAN
LoRA è progettato per larghezza di banda ridotta e latenza elevata.
È adatto per applicazioni come:
- Connettere oggetti che non necessitano di dati frequenti o connettività in tempo reale. E funziona a batteria. Ad esempio, controllando se i bidoni dei rifiuti/rifiuti sono pieni o vuoti, raccogliendo dati ambientali in regioni remote e monitorando i sensori agricoli.
- Telelettura dei contatori intelligenti (elettrico, gas, idrico)
- Diversi milioni di dispositivi utilizzano oggi LoRaWAN, in particolare applicazioni consumer e professionali. Tuttavia, il tasso di adozione di LoRa nelle infrastrutture critiche pubbliche (come semafori, pompe dell'acqua, bancomat, ecc.) è basso.
IoT cellulare
- L'IoT cellulare offre una larghezza di banda medio/molto elevata, bassa latenza (comunicazione bidirezionale veloce)
- Questa topologia di rete può supportare tutte le applicazioni di mercato di tipo LoRA/UNB, nonché le applicazioni che richiedono comunicazioni in tempo reale, come bancomat, semafori, telecamere di sicurezza, sistemi di parcheggio pubblico, illuminazione intelligente e altro Smart City applicazioni.
- Alcuni miliardo i dispositivi funzionano oggi sulla rete cellulare.
- Tutti i telefoni cellulari del mondo utilizzano Cellular IoT.
Spettro senza licenza o con licenza
LoRaWAN
- LoRA funziona su spettro senza licenza: una soluzione proprietaria (praticamente chiunque può installare un gateway LoRA)
- Lo spettro LoRA (banda ISM 433 o 868 MHz, 2.4 GHz) viene utilizzato da numerosi altri servizi che possono influire sulle prestazioni della rete ed è vulnerabile al disturbo*
- La possibilità che ci sia un'interferenza in una rete (disturbo nelle comunicazioni radio a causa di molteplici applicazioni che utilizzano lo spettro) è molto più alta
- Non vi è alcuna garanzia che questo spettro senza licenza sarà disponibile dopo il 2028
IoT cellulare
- Gli operatori di telecomunicazioni locali acquistano lo spettro concesso in licenza per gestire le reti cellulari locali (le licenze sono gestite da 3GPP alleanza globale e concesso dal governo nazionale)
- Tutte le connessioni vengono controllate, verificate e solo successivamente autorizzate a unirsi alla rete
- Gli operatori di telecomunicazioni locali gestiscono attivamente le reti spesso con disponibilità del servizio 24 x 7, mantenendo così un'elevata affidabilità
Qualità del servizio e SLA
LoRaWAN
- Non esiste un metodo stabilito per la rete LoRA
- I gateway e la rete LoRA possono essere gestiti da cittadini locali, operatori di telecomunicazioni, società private o persino comuni
- Nel caso in cui un comune desideri gestire la propria rete LoRA, la sua organizzazione IT deve occuparsi dello SLA e della disponibilità della rete (compresa la manutenzione, il backup di emergenza, il personale addestrato per il ripristino, ecc.)
IoT cellulare
- L'operatore di telecomunicazioni locale fornisce l'allocazione delle risorse garantite necessarie per la qualità del servizio (QoS) gestita, il tempo di attività è spesso pari al 99,99%
- Gli operatori di telecomunicazioni locali offrono diversi Service Level Agreement (SLA), comprese le garanzie di disponibilità per le diverse topologie di rete
- NB-IoT e LTE-CATM1 utilizzano lo spettro concesso in licenza 3G, 4G e 5G degli operatori di telecomunicazioni, pertanto tutti gli SLA e le garanzie di disponibilità sono applicabili per questa topologia di rete
- In altre parole, il comune non deve preoccuparsi della gestione della rete (come la rete per il cellulare)
Standard
LoRaWAN
- Mentre LoRA è stato adottato da diverse aziende private, integratori di sistemi e consumatori, non è stato adottato dai grandi operatori di telecomunicazioni. Questo è uno dei maggiori ostacoli
IoT cellulare
- Tutti i grandi operatori di telecomunicazioni internazionali hanno deciso di implementare Cat. LTE M1/NB-IoT su larga scala. L'implementazione è stata completata in molti paesi in tutto il mondo.
- LTE CAT 1 e GSM/ EGPRS sono reti di comunicazione cellulare standard e sono disponibili a livello globale
Sicurezza
LoRaWAN
- La rete LoRA offre la sicurezza in radiofrequenza ISM standard. Viene spesso considerato insufficiente per le infrastrutture critiche pubbliche
IoT cellulare
- Forte sicurezza di rete basata sugli standard globali 3GPP
- Rimane uno standard globale con i più alti livelli di sicurezza (con aggiornamenti continui) oggi nel settore
- Infrastrutture critiche pubbliche come semafori, telecamere di sicurezza, bancomat dipendono dalla rete IoT cellulare per il funzionamento quotidiano
Software remoto e aggiornamenti di sicurezza
LoRaWAN
- A causa della larghezza di banda (molto) ridotta della rete LoRA, spesso richiede molto tempo (possono essere necessarie settimane per un aggiornamento OTA) o addirittura non è possibile (se il numero di dispositivi LoRA per gateway è maggiore)
- La mancanza di un tempestivo aggiornamento OTA è purtroppo considerata uno dei maggiori rischi legati ai dispositivi basati su LoRA. In caso di violazione della sicurezza, questa dipendenza può creare rischi imprevisti
IoT cellulare
- Grazie alla disponibilità di una buona larghezza di banda e velocità, i controller basati su rete cellulare (diffusi in tutta la città) possono essere aggiornati in modo completamente automatico in pochi minuti
Complessità di installazione
LoRaWAN
- I lampioni basati su rete LoRA necessitano di più gateway
- Ciò richiede una progettazione dettagliata della rete (ad esempio, quanti gateway sono necessari, dove installarli, esiste una linea di sito, ecc.). Ciò richiede anche conoscenze e competenze specifiche del team di installazione
- Anche il processo di intervento, in caso di guasto del Gateway, deve essere ben documentato/pianificato
IoT cellulare
- La rete cellulare offre un'installazione fisica gratuita del gateway
- controllori (es NEMA or Zhaga controller) può essere "cliccato". la parte superiore dell'apparecchioe si collegheranno automaticamente al Central Light Management System (LMS) tramite una rete di comunicazione cellulare locale
Connettività Costi
LoRaWAN
- La rete LoRA è spesso commercializzata come una rete "gratuita". Tuttavia, purtroppo questo non è vero
- Se il comune installa una rete LoRA in città, è personalmente responsabile della gestione, del monitoraggio e della manutenzione della rete. Il personale e le risorse devono essere reclutati e formati per gestire i Gateway
- Mentre se un integratore di sistemi locale o un operatore di telecomunicazioni offre la connettività LoRA, addebiterà la connettività di rete. Questo è spesso un costo nascosto e deve essere esplicitamente chiarito
IoT cellulare
- I costi per la connettività cellulare M2M/IoT sono stati uno dei principali ostacoli all'adozione dell'applicazione di illuminazione stradale intelligente. Tuttavia, questo costo è diminuito notevolmente negli ultimi cinque anni.
- Oggi, diversi MVNO e operatori di telecomunicazioni locali offrono connettività da 15 a 20 dollari USA per 10 anni per dispositivo controller. In altre parole, non ci sono canoni mensili da pagare.
- Questo è un eccellente nuovo sviluppo nel settore. Pertanto, un numero crescente di applicazioni per città intelligenti, Compreso progetti di illuminazione stradale intelligente, hanno iniziato a utilizzare la rete IoT cellulare.
Conclusione
Entrambi IoT cellulare e LoRaWAN hanno i loro meriti quando si considera il illuminazione stradale intelligente applicazione.
Pro e contro di LoRaWAN per i lampioni stradali intelligenti
LoRaWAN è adatto per applicazioni consumer e professionali che richiedono comunicazioni a lungo raggio e dove i dispositivi funzionano a batteria. È adatto anche dove i ritardi di comunicazione (alta latenza) e gli aspetti di sicurezza sono meno importanti.
Tuttavia, il tasso di adozione di LoRaWAN per le infrastrutture critiche pubbliche (come semafori, pompe dell'acqua, telecamere a circuito chiuso, bancomat, eccetera) è stato basso nella maggior parte dei paesi. Questo è principalmente guidato da:
– La responsabilità e il costo di possedere (e mantenere) la rete LoRaWAN e i gateway LoRa per diversi anni.
- Rischi per la sicurezza associato al funzionamento su larghezze di banda senza licenza, nonché alla limitazione di aggiornamento del software del dispositivo. Ciò può avere gravi conseguenze in caso di a violazione della rete.
I lampioni rientrano nelle infrastrutture critiche pubbliche. Devono operare in modo affidabile per mantenere la sicurezza pubblica. Negli ultimi 5-10 anni, diversi comuni hanno provato a utilizzare LoRaWAN per un'applicazione di illuminazione stradale intelligente. Ciò include alcuni comuni in Europa. Tuttavia, molti di questi comuni in Europa hanno chiuso il progetto di illuminazione stradale intelligente basato su LoRaWAN o sono passati a un'opzione di rete affidabile. Ciò è dovuto principalmente a problemi tecnici e di sicurezza.
Pro e contro dell'IoT cellulare per i lampioni stradali intelligenti
IoT cellulare la rete è oggi utilizzata da miliardi di dispositivi. Gestito da globale standardizzazione e alleanze di sicurezza, Cellular IoT offre uno dei più noti problemi di norma oggi disponibile. La connettività cellulare è utilizzata dai consumatori (smartwatch, telefoni cellulari), dai professionisti (contatori intelligenti, macchine industriali) e da infrastrutture critiche pubbliche (reti energetiche, semafori, pompe idriche, bancomat, TVCC).
In passato, uno degli ostacoli principali all'utilizzo dell'IoT cellulare era il costo di proprietà, poiché richiede una scheda SIM/esim per controller. Tuttavia, questo costo è diminuito notevolmente negli ultimi 5-8 anni. Oggi, diversi MVNO e operatori di telecomunicazioni locali offrono la connessione IoT cellulare a US $ 15 - $ 20 con una copertura all-inclusive per 10 anni. Ciò significa US $ 1.5 - $ 2 per la connettività all-inclusive per un anno. Inoltre, il comune non deve preoccuparsi della pianificazione della rete o della manutenzione dei gateway locali per diversi anni.
Pertanto, abbiamo osservato che un numero crescente di paesi e città in tutto il mondo sta adottando IoT cellulare per la loro progetti di illuminazione stradale intelligente. Ricerca dimostra che questo tendenza Continuerà.
Domande?
Lampioni stradali intelligenti offrono chiaramente molti vantaggi. È diventato uno standard de facto in molte nuove installazioni di lampioni a LED in tutto il mondo. Ci auguriamo che questo articolo ti abbia fornito gli approfondimenti tecnici e commerciali nella scelta tra LoRaWAN e Cellular IoT per applicazioni di illuminazione stradale intelligente e città intelligenti.
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