Przejdź do głównej zawartości

Porównanie sieci komórkowych i LoRaWAN
dla aplikacji inteligentnego oświetlenia ulicznego

Jeśli chodzi o nowy projekt inteligentnego oświetlenia ulicznego, jedną z ważnych kwestii jest podjęcie decyzji, czy użyć sieci komórkowej, czy sieci LoRaWAN dla aplikacji.

W tym artykule przedstawiono szczegółowe porównanie techniczne i implikacje komercyjne między opcjami sieci komunikacyjnej Cellular IoT i LoRaWAN. Ma na celu pomóc gminom i korporacjom miejskim w dokonaniu odpowiedniego wyboru sieci komunikacyjnej dla ich nadchodzących projektów inteligentnego oświetlenia ulicznego.

Jak działają inteligentne latarnie uliczne oparte na sieci komórkowej?

A inteligentny kontroler oświetlenia ulicznego oparty na Cellular IoT łączy się z Internetem lokalnie sieć telekomunikacyjna. Tutaj kontroler wykorzystuje sygnał 2G/ 3G/ 4G/ 5G (technicznie określany jako LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS i/lub EDGE). Jest to podobne do sposobu, w jaki typowy telefon komórkowy, bankomat, sygnalizacja świetlna lub inteligentny licznik łączy się z Internetem. Lokalna brama nie jest potrzebna.

Jak działają inteligentne latarnie uliczne oparte na LoRaWAN?

LoRaWAN oznacza sieć rozległą dalekiego zasięgu. Jest zbudowany na LoRa – zastrzeżonej technice komunikacji radiowej. Kontroler lamp ulicznych oparty na LoRa wykorzystuje nielicencjonowane częstotliwości radiowe do komunikacji z centralnymi bramkami LoRaWAN. Jest to zazwyczaj sieć gwiazdowa. Bramy LoRa działają jako centralny hub do łączenia kontrolerów opartych na LoRa z Internetem.

Sieć komórkowa kontra LoRaWAN
Szczegółowe porównanie techniczne i handlowe

Typ sieci

LoRaWAN
  • Sieć LoRaWAN może wymieniać niewielkie ilości pakietów danych między bramkami LoRA i urządzeniami w zakresie 5-10 km.
  • Konieczna jest wyraźna linia wzroku między bramkami a urządzeniami.
  • Bramy LoRa mogą łączyć ponad 1000 urządzeń. Jednak bramki LoRa często działają jako pojedynczy punkt awarii. Cała sieć przestaje działać, gdy bramka zawiedzie.
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Sieć komunikacji komórkowej jest często określana jako komunikacja IoT (internet rzeczy), gdy jest używana przez inteligentne urządzenia.
  • Komórkowa sieć IoT może wymieniać średnie lub bardzo duże ilości danych w czasie rzeczywistym między lokalnymi wieżami telefonii komórkowej a urządzeniami.
  • Opcje obejmują: LTE KAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) lub GSM / EGPRS (2G/3G). Urządzenie wybiera najbardziej odpowiednią sieć na podstawie dostępności u lokalnych operatorów telekomunikacyjnych.

Aplikacje rynkowe

LoRaWAN

LoRA została zaprojektowana z myślą o niskiej przepustowości i dużych opóźnieniach.
Nadaje się do zastosowań takich jak:

  • Łączenie obiektów, które nie wymagają częstych danych ani łączności w czasie rzeczywistym. I działa na baterii. Na przykład sprawdzanie, czy pojemniki na odpady/śmieci są pełne czy puste, gromadzenie danych środowiskowych w odległych regionach i monitorowanie czujników rolniczych.
  • Zdalny odczyt inteligentnych liczników (elektryczność, gaz, woda)
  • Obecnie z LoRaWAN korzysta kilka milionów urządzeń, zwłaszcza w aplikacjach konsumenckich i profesjonalnych. Jednak wskaźnik adopcji LoRa w publicznej infrastrukturze krytycznej (takiej jak sygnalizacja świetlna, pompy wodne, bankomaty itp.) jest niski.
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Komórkowy IoT oferuje średnią/bardzo dużą przepustowość, małe opóźnienia (szybka komunikacja dwukierunkowa)
  • Ta topologia sieci może obsługiwać wszystkie aplikacje rynkowe typu LoRA/UNB, a także aplikacje wymagające komunikacji w czasie rzeczywistym, takie jak bankomaty, sygnalizacja świetlna, kamery bezpieczeństwa, systemy parkingów publicznych, inteligentne oświetlenie i inne Smart City aplikacji.
  • Kilka miliard urządzeń działa obecnie w sieci komórkowej.
  • Wszystkie telefony komórkowe na świecie korzystają z Cellular IoT.

Widmo nielicencjonowane lub licencjonowane

LoRaWAN
  • LoRA działa na nielicencjonowanym spektrum – rozwiązanie autorskie (w zasadzie każdy może zainstalować bramkę LoRA)
  • Widmo LoRA (pasmo ISM 433 lub 868 MHz, 2.4 GHz) jest wykorzystywane przez kilka innych usług, które mogą wpływać na wydajność sieci i jest podatne na zakłócenia*
  • Prawdopodobieństwo wystąpienia zakłóceń w sieci (zakłócenia w łączności radiowej z powodu wielu aplikacji korzystających z widma) jest znacznie większe
  • Nie ma gwarancji, że to nielicencjonowane widmo będzie dostępne po 2028 roku
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Lokalni operatorzy telekomunikacyjni kupują licencjonowane widmo do obsługi lokalnych sieci komórkowych (licencje są zarządzane przez 3GPP globalny sojusz i przyznany przez rząd krajowy)
  • Wszystkie połączenia są sprawdzane, weryfikowane i dopiero wtedy dopuszczane do sieci
  • Lokalni Operatorzy Telekomunikacyjni aktywnie zarządzają sieciami często z dostępnością usług 24 x 7, utrzymując w ten sposób wysoką niezawodność

Jakość usług i SLA

LoRaWAN
  • Nie ma ustalonej metody dla sieci LoRA
  • Bramkami i siecią LoRA mogą zarządzać lokalni mieszkańcy, operator telekomunikacyjny, prywatna firma, a nawet gminy
  • W przypadku, gdy gmina chce zarządzać własną siecią LoRA, jej dział IT musi zadbać o SLA i dostępność sieci (w tym konserwację, awaryjne kopie zapasowe, przeszkolony personel do odbudowy itp.)
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Lokalny operator telekomunikacyjny zapewnia gwarantowaną alokację zasobów potrzebnych do zarządzania jakością usług (QoS), czas pracy często sięga nawet 99,99%
  • Lokalni operatorzy telekomunikacyjni oferują różne umowy dotyczące poziomu usług (SLA), w tym gwarancje dostępności dla różnych topologii sieci
  • NB-IoT i LTE-CATM1 wykorzystują licencjonowane widmo 3G, 4G i 5G Operatorów Telekomunikacyjnych, dlatego wszystkie umowy SLA i gwarancje dostępności mają zastosowanie do tej topologii sieci
  • Innymi słowy, gmina nie musi martwić się o zarządzanie siecią (tak samo jak sieć dla telefonów komórkowych)

Standardowa

LoRaWAN
  • Chociaż LoRA została przyjęta przez kilka prywatnych firm, integratorów systemów i konsumentów, nie została przyjęta przez dużych operatorów telekomunikacyjnych. To jedna z głównych barier
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Wszyscy duzi / międzynarodowi Operatorzy Telekomunikacyjni zdecydowali się na wdrożenie LTE kat M1/NB-IoT na dużą skalę. Wdrożenie zostało zakończone w wielu krajach na całym świecie.
  • LTE KAT 1 i GSM/ EGPRS to standardowe sieci komunikacyjne telefonów komórkowych, dostępne na całym świecie

Bezpieczeństwo

LoRaWAN
  • Sieć LoRA oferuje standardowe zabezpieczenia częstotliwości radiowej ISM. Często uważa się, że jest niewystarczający dla publicznej infrastruktury krytycznej
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Silne bezpieczeństwo sieci oparte na światowych standardach 3GPP
  • Pozostaje światowym standardem o najwyższym poziomie bezpieczeństwa (z ciągłymi aktualizacjami) w branży
  • Publiczna infrastruktura krytyczna, taka jak sygnalizacja świetlna, kamery bezpieczeństwa, bankomaty, jest zależna od komórkowej sieci IoT do codziennego działania

Zdalne aktualizacje oprogramowania i zabezpieczeń

LoRaWAN
  • Ze względu na (bardzo) niską przepustowość sieci LoRA jest to często bardzo czasochłonne (aktualizacja OTA może zająć tygodnie) lub nawet niemożliwe (jeśli liczba urządzeń LoRA na bramkę jest większa)
  • Brak szybkiej aktualizacji OTA jest niestety uważany za jedno z największych zagrożeń związanych z urządzeniami opartymi na LoRA. W przypadku jakiegokolwiek naruszenia bezpieczeństwa ta zależność może spowodować nieoczekiwane ryzyko
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Dzięki dostępności dobrej przepustowości i szybkości, kontrolery działające w oparciu o sieć komórkową (rozsianą po całym mieście) mogą być aktualizowane w pełni automatycznie w ciągu kilku minut

Złożoność instalacji

LoRaWAN
  • Latarnie uliczne oparte na sieci LoRA wymagają wielu bramek
  • Wymaga to szczegółowego projektu sieci (na przykład, ile potrzebnych bramek, gdzie je zainstalować, czy istnieje linia lokalizacji itp.). Wymaga to również szczególnej wiedzy i doświadczenia zespołu instalacyjnego
  • Proces interwencji w przypadku awarii bramki również musi być dobrze udokumentowany/zaplanowany
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Sieć komórkowa oferuje fizyczną darmową instalację Gateway
  • Kontrolery (np NEMA or Zhaga kontroler) można „kliknąć”. górna część oprawyi automatycznie połączą się z systemem centralnego zarządzania oświetleniem (LMS) za pośrednictwem lokalnej sieci komórkowej

Koszty połączeń

LoRaWAN
  • Sieć LoRA jest często reklamowana jako sieć „darmowa”. Jednak niestety nie jest to prawdą
  • Jeśli gmina instaluje sieć LoRA w mieście, jest osobiście odpowiedzialna za zarządzanie, monitorowanie i konserwację sieci. Personel i zasoby muszą być rekrutowane i szkolone do zarządzania bramami
  • Jeśli lokalny integrator systemów lub operator telekomunikacyjny oferuje łączność LoRA, pobierze opłatę za łączność sieciową. Jest to często ukryty koszt i musi być wyraźnie wyjaśniony
Komórkowy Internet Rzeczy
  • Koszty komórkowej łączności M2M/IoT były jedną z głównych barier w przyjęciu inteligentnego oświetlenia ulicznego. Koszt ten jednak znacznie spadł w ciągu ostatnich pięciu lat.
  • Obecnie kilku operatorów MVNO i lokalnych operatorów telekomunikacyjnych oferuje łączność w cenie od 15 do 20 USD przez 10 lat za urządzenie sterujące. Innymi słowy, nie trzeba płacić miesięcznych opłat abonamentowych.
  • To doskonała nowość w branży. Dlatego rosnąca liczba aplikacje inteligentnego miasta, w tym projekty inteligentnego oświetlenia ulicznego, zaczęli korzystać z komórkowej sieci IoT.

Podsumowanie

Obie Komórkowy Internet Rzeczy i LoRaWAN mają swoje zalety przy rozważaniu inteligentne oświetlenie uliczne aplikacji.

LoRaWAN Plusy i minusy dla inteligentnych lamp ulicznych

LoRaWAN nadaje się do zastosowań konsumenckich i profesjonalnych, które wymagają komunikacji na duże odległości i gdzie urządzenia działają na baterii. Nadaje się również tam, gdzie opóźnienia w komunikacji (duże opóźnienia) i aspekty bezpieczeństwa są mniej istotne.

Jednak wskaźnik przyjęcia LoRaWAN w publicznej infrastrukturze krytycznej (takiej jak sygnalizacja świetlna, pompy wodne, telewizja przemysłowa, bankomaty itp.) był niski w większości krajów. Wynika to głównie z:

– Odpowiedzialność i koszt posiadania (i utrzymania) sieci LoRaWAN i bramek LoRa przez kilka lat.
- Zagrożenia bezpieczeństwa związane z operowaniem na pasmach nielicencjonowanych, a także ograniczeniem aktualizacja oprogramowania urządzenia. Może to mieć poważne konsekwencje w przypadku np naruszenie sieci.

Latarnie uliczne są objęte publiczną infrastrukturą krytyczną. Muszą działać niezawodnie, aby utrzymać bezpieczeństwo publiczne. W ciągu ostatnich 5 do 10 lat kilka gmin próbowało wykorzystać LoRaWAN do inteligentnego oświetlenia ulicznego. Obejmuje to niektóre gminy w Europie. Jednak wiele z tych gmin w Europie zamknęło projekt inteligentnego oświetlenia ulicznego opartego na LoRaWAN lub przeszło na niezawodną opcję sieciową. Wynikało to głównie z kwestii technicznych i bezpieczeństwa.

Komórkowy IoT Plusy i minusy inteligentnego oświetlenia ulicznego

Komórkowy Internet Rzeczy sieć jest obecnie używana przez miliardy urządzeń. Zarządzany przez Global normalizacja i sojusze bezpieczeństwa, Cellular IoT oferuje jedną z najbardziej znanych bezpieczeństwo dostępne od dziś w standardzie. Z łączności komórkowej korzystają konsumenci (inteligentne zegarki, telefony komórkowe), profesjonaliści (inteligentne liczniki, maszyny przemysłowe) oraz publiczna infrastruktura krytyczna (sieci energetyczne, sygnalizacja świetlna, pompy wodne, bankomaty, CCTV).

W przeszłości jedną z kluczowych barier korzystania z Cellular IoT był koszt posiadania, ponieważ wymaga on jednej karty SIM / esim na kontroler. Koszt ten jednak znacząco spadł w ciągu ostatnich 5-8 lat. Obecnie kilku operatorów MVNO i lokalnych operatorów telekomunikacyjnych oferuje połączenie Cellular IoT za 15–20 USD z pełną ochroną przez 10 lat. Oznacza to, że 1.5–2 USD za pełną łączność przez jeden rok. Co więcej, gmina nie musi martwić się o planowanie sieci ani konserwację lokalnych bramek przez kilka lat.

Dlatego zaobserwowaliśmy, że coraz więcej miast i miasteczek na całym świecie dokonuje adopcji Komórkowy Internet Rzeczy dla ich projekty inteligentnego oświetlenia ulicznego. Badania pokazuje, że to trendy będzie kontynuowane.

Pytania?

Inteligentne światła uliczne wyraźnie oferują wiele Zalety. Stał się de facto standardem w wielu nowych instalacjach oświetlenia ulicznego LED na całym świecie. Mamy nadzieję, że ten artykuł dostarczył Ci technicznych i handlowych spostrzeżeń dotyczących wyboru między LoRaWAN a Cellular IoT do zastosowań inteligentnego oświetlenia ulicznego i inteligentnych miast.

Czy masz jakieś pytania lub uwagi? Chcesz dowiedzieć się więcej? Zapraszamy do kontaktu pod adresem info@tvilight.com.