Sammenligning mellom mobilnettverk og LoRaWAN-nettverk
for Smart Street Lighting-applikasjon
Når det gjelder a nytt smart gatelysprosjekt, er et av de viktige spørsmålene å bestemme om du skal bruke mobilnettverk eller LoRaWAN-nettverk for applikasjonen.
Denne artikkelen presenterer en detaljert teknisk sammenligning og kommersielle implikasjoner mellom Cellular IoT og LoRaWAN kommunikasjonsnettverksalternativer. Den har som mål å hjelpe kommuner og byselskaper med å velge et passende kommunikasjonsnettverk for deres kommende smarte gatebelysningsprosjekter.
Hvordan fungerer mobilbaserte smarte gatelys?
A smart gatelyskontroller basert på Cellular IoT kobles til internett via lokalt telenett. Her bruker kontrolleren 2G/ 3G/ 4G/ 5G-signal (teknisk betegnet som LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS og/eller EDGE). Dette ligner på hvordan en vanlig mobiltelefon, minibank, trafikklys eller smartmåler kobles til internett. Det er ikke behov for en lokal gateway.
Hvordan fungerer LoRaWAN-baserte smarte gatelys?
LoRaWAN står for lang rekkevidde wide area network. Den er bygget på LoRa – en proprietær radiokommunikasjonsteknikk. LoRa-basert gatelyskontroller bruker ulisensierte radiofrekvenser for å kommunisere til sentrale LoRaWAN-gateway(er). Dette er vanligvis et stjernenettverk. LoRa Gateways fungerer som sentral hub for å koble LoRa-baserte kontrollere til internett.
Cellular vs LoRaWAN
En detaljert teknisk og kommersiell sammenligning
Nettverkstype
LoRaWAN
- LoRaWAN-nettverket kan utveksle små mengder datapakker mellom LoRA-gatewayer og enheter over en rekke 5-10 km.
- Det er nødvendig med fri sikt mellom gatewayer og enheter.
- LoRa Gateways kan koble til over 1000 enheter. Imidlertid fungerer LoRa-gatewayene ofte som et enkelt feilpunkt. Hele nettverket faller ned når en gateway svikter.
Mobil IoT
- Mobilkommunikasjonsnettverk blir ofte referert til som IoT-kommunikasjon (internet of things) når det brukes av smarte enheter.
- Mobilt IoT-nettverk kan utveksle middels til veldig store mengder data på sanntidsbasis mellom de lokale mobiltelefontårnene og enhetene.
- Alternativene er: LTE CAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) eller GSM / EGPRS (2G/ 3G). Enheten velger det best egnede nettverket basert på tilgjengeligheten fra de lokale teleoperatørene.
Markedsapplikasjoner
LoRaWAN
LoRA er designet for lav båndbredde, høy latens.
Den er egnet for applikasjoner som:
- Koble til objekter som ikke trenger hyppige data eller sanntidstilkobling. Og går på batteri. For eksempel å sjekke om søppeldunkene er fulle eller tomme, samle inn miljødata i avsidesliggende områder og overvåke landbrukssensorer.
- Fjernavlesning av smarte målere (elektrisk, gass, vann)
- Flere millioner enheter bruker LoRaWAN i dag, spesielt forbruker- og profesjonelle applikasjoner. Imidlertid er bruksraten for LoRa i offentlig kritisk infrastruktur (som trafikklys, vannpumper, minibanker osv.) lav.
Mobil IoT
- Cellular IoT tilbyr middels/svært høy båndbredde, lav latens (rask toveiskommunikasjon)
- Denne nettverkstopologien kan støtte alle markedsapplikasjoner av typen LoRA/UNB, så vel som applikasjoner som trenger sanntidskommunikasjon, for eksempel minibank, trafikklys, sikkerhetskameraer, offentlige parkeringssystemer, smart belysning og annet Smart City applikasjoner.
- Flere milliarder enheter fungerer på mobilnettverk i dag.
- Alle mobiltelefoner i verden bruker Cellular IoT.
Ulisensiert eller lisensiert spektrum
LoRaWAN
- LoRA fungerer på ulisensiert spektrum – en proprietær løsning (i utgangspunktet alle kan installere en LoRA-gateway)
- LoRA-spektrum (ISM-bånd 433 eller 868 MHz, 2.4 GHz) brukes av flere andre tjenester som kan påvirke ytelsen til nettverket, og er sårbart for jamming*
- Sjansen for at det er interferens i et nettverk (forstyrrelse i radiokommunikasjonen på grunn av flere applikasjoner som bruker spekteret) er mye høyere
- Det er ingen garanti for at dette ulisensierte spekteret vil være tilgjengelig etter 2028
Mobil IoT
- Lokale teleoperatører kjøper det lisensierte spekteret for å drive lokale mobilnettverk (lisensen administreres av 3GPP global allianse og gitt av nasjonal regjering)
- Alle tilkoblinger blir sjekket, verifisert og først da tillatt å bli med i nettverket
- Lokale teleoperatører administrerer nettverkene aktivt, ofte med tilgjengelighet døgnet rundt, og opprettholder dermed høy pålitelighet
Servicekvalitet og SLA
LoRaWAN
- Det er ingen etablert metode for LoRA-nettverk
- LoRA Gateways og nettverk kan administreres av lokale innbyggere, teleoperatører, private selskaper eller til og med kommuner
- I tilfelle en kommune ønsker å administrere sitt eget LoRA-nettverk, må IT-organisasjonen ta seg av SLA og nettverkstilgjengelighet (inkludert vedlikehold, nødback-up, trent personell for restaurering, etc.)
Mobil IoT
- Lokal telekomoperatør gir garantert ressursallokering nødvendig for administrert Quality of Service (QoS), oppetiden er ofte så høy som 99,99 %
- Lokale teleoperatører tilbyr forskjellige servicenivåavtaler (SLA), inkludert tilgjengelighetsgarantier for de forskjellige nettverkstopologiene
- NB-IoT og LTE-CATM1 bruker 3G, 4G og 5G lisensiert spektrum fra telekomoperatørene, og derfor gjelder alle SLAer og tilgjengelighetsgarantier for denne nettverkstopologien
- Kommunen trenger med andre ord ikke å bekymre seg for nettverksadministrasjonen (samme som nettverk for mobiltelefon)
standard
LoRaWAN
- Mens LoRA har blitt tatt i bruk av flere private selskaper, systemintegratorer og forbrukere, har det ikke blitt tatt i bruk av de store teleoperatørene. Dette er en av de største barrierene
Sikkerhet
LoRaWAN
- LoRA-nettverket tilbyr standard ISM Radio Frequency-sikkerhet. Det blir ofte hevdet som utilstrekkelig for offentlig kritisk infrastruktur
Mobil IoT
- Sterk nettverkssikkerhet basert på globale 3GPP-standarder
- Det er fortsatt en global standard med høyeste sikkerhetsnivåer (med kontinuerlige oppdateringer) i bransjen i dag
- Offentlig kritisk infrastruktur som trafikklys, sikkerhetskameraer, minibanker er avhengig av mobilt IoT-nettverk for daglig drift
Eksterne programvare- og sikkerhetsoppdateringer
LoRaWAN
- På grunn av den (veldig) lave båndbredden til LoRA-nettverket, er det ofte svært tidkrevende (det kan ta uker før en OTA-oppdatering) eller ikke engang mulig (hvis antallet LoRA-enheter per Gateway er flere)
- Mangel på rask OTA-oppdatering anses dessverre som en av de største risikoene knyttet til LoRA-baserte enheter. I tilfelle sikkerhetsbrudd kan denne avhengigheten skape uventede risikoer
Mobil IoT
- På grunn av tilgjengeligheten av god båndbredde og hastighet, kan kontrollere basert på mobilnettverk (spredt over byen eller byen) oppdateres helt automatisk i løpet av få minutter
Installasjonens kompleksitet
LoRaWAN
- LoRA nettverksbaserte gatelys trenger flere gatewayer
- Dette krever en detaljert nettverksdesign (for eksempel hvor mange gatewayer som trengs, hvor de skal installeres, er det linje på stedet osv.). Dette krever også spesifikk kunnskap og kompetanse hos installasjonsteamet
- Intervensjonsprosess, i tilfelle en Gateway-feil, må også være godt dokumentert/planlagt
Mobil IoT
- Mobilnettverk tilbyr en fysisk Gateway gratis installasjon
- Kontrollere (f.eks IKKE MIN or zhaga kontroller) kan "klikkes" på toppen av armaturen, og de vil automatisk koble til det sentrale lysstyringssystemet (LMS) via et lokalt mobilkommunikasjonsnettverk
Tilkoblingskostnader
LoRaWAN
- LoRA-nettverket markedsføres ofte som et "gratis" nettverk. Imidlertid er dette dessverre ikke sant
- Hvis kommunen installerer LoRA-nett i byen, er det personlig ansvarlig for å administrere, overvåke og vedlikeholde nettet. Personell og ressurser må rekrutteres og trenes for å administrere gatewayene
- Mens hvis en lokal systemintegrator eller teleoperatør tilbyr LoRA-tilkobling, vil de ta betalt for nettverkstilkoblingen. Dette er ofte skjulte kostnader og må eksplisitt avklares
Mobil IoT
- Kostnadene for mobil M2M / IoT-tilkobling var en av de største barrierene for å ta i bruk smart gatebelysning. Imidlertid har denne kostnaden gått betydelig ned de siste fem årene.
- I dag tilbyr flere MVNO-er og lokale teleoperatører tilkobling for US $15 til $20 i 10 år per kontrollerenhet. Det er med andre ord ingen månedlige abonnementsavgifter som skal betales.
- Dette er en utmerket ny utvikling i bransjen. Derfor øker antall smart by-applikasjoner, Herunder smarte gatelysprosjekter, har begynt å bruke mobilt IoT-nettverk.
konklusjonen
Begge Cellular IoT og LoRaWAN har sine egne fordeler når de vurderer smart gatebelysning søknad.
LoRaWAN fordeler og ulemper for smarte gatelys
LoRaWAN er egnet for forbruker- og profesjonelle applikasjoner som krever langdistansekommunikasjon, og hvor enhetene fungerer på batteri. Det er også egnet der kommunikasjonsforsinkelser (høy latens) og sikkerhetsaspekter er mindre viktige.
Imidlertid har bruksraten for LoRaWAN for offentlig kritisk infrastruktur (som trafikklys, vannpumper, CCTV, minibank osv.) vært lav i de fleste land. Dette er hovedsakelig drevet av:
– Ansvaret og kostnadene ved å eie (og vedlikeholde) LoRaWAN-nettverket og LoRa-gatewayene over flere år.
- Sikkerhetsrisiko forbundet med drift på ulisensierte båndbredder, samt begrensning av oppdatering av enhetens programvare. Dette kan få alvorlige konsekvenser i tilfelle en nettverksbrudd.
Gatelys kommer under offentlig kritisk infrastruktur. De må operere pålitelig for å opprettholde offentlig sikkerhet. I løpet av de siste 5 til 10 årene har flere kommuner forsøkt å bruke LoRaWAN til smart gatebelysning. Dette inkluderer noen kommuner i Europa. Imidlertid har mange av disse kommunene i Europa stengt det LoRaWAN-baserte smarte gatelysprosjektet eller byttet til et pålitelig nettverksalternativ. Dette har hovedsakelig vært på grunn av tekniske og sikkerhetsmessige problemer.
Mobil IoT fordeler og ulemper for smarte gatelys
Mobil IoT nettverk brukes av milliarder av enheter i dag. Administrert av global standardisering og sikkerhetsallianser, Cellular IoT tilbyr en av de høyeste kjente sikkerhet standard tilgjengelig i dag. Mobiltilkobling brukes av forbrukere (smartklokker, mobiltelefoner), profesjonelle (smarte målere, industrimaskiner) samt offentlig kritisk infrastruktur (energinett, trafikklys, vannpumper, minibanker, CCTV) applikasjoner.
Tidligere var en av nøkkelbarrierene ved bruk av Cellular IoT eierkostnadene, fordi det krever ett sim-kort / esim per kontroller. Imidlertid har denne kostnaden gått betydelig ned i løpet av de siste 5 – 8 årene. I dag tilbyr flere MVNO-er og lokale teleoperatører mobil IoT-tilkobling til US $15 – $20 med en altomfattende dekning i 10 år. Det betyr, USD 1.5 – USD 2 for all-inclusive tilkobling i ett år. Videre trenger ikke kommunen å bekymre seg for nettverksplanlegging eller vedlikehold av lokale Gateways over flere år.
Derfor observerte vi at et økende antall byer og byer over hele verden tar i bruk Mobil IoT for sine smarte gatelysprosjekter. Forskning viser at dette trend vil fortsette.
Spørsmål?
Smarte gatelys helt klart tilby mange fordeler. Det har blitt en de facto standard i mange nye LED-gatelysinstallasjoner over hele verden. Vi håper at denne artikkelen ga deg den tekniske og kommersielle innsikten når du velger mellom LoRaWAN og Cellular IoT for smart gatebelysning og smarte byer.
Har du spørsmål eller tilbakemeldinger? Vil du lære mer? Ta gjerne kontakt med oss på info@tvilight.com.