Salt la conținutul principal

Comparație între rețelele celulare și LoRaWAN
pentru Aplicația Smart Street Lighting

Când vine vorba de a nou proiect de iluminat stradal inteligent, una dintre întrebările importante este să decizi dacă să folosești rețeaua Cellular sau LoRaWAN pentru aplicație.

Acest articol prezintă o comparație tehnică detaliată și implicații comerciale între opțiunile de rețea de comunicații Cellular IoT și LoRaWAN. Acesta își propune să asiste municipalitățile și corporațiile orașului în alegerea unei rețele de comunicații adecvate pentru viitoarele lor proiecte de iluminat stradal inteligent.

Cum funcționează luminile stradale inteligente bazate pe celular?

A controler inteligent de iluminat stradal bazat pe Cellular IoT se conectează la internet prin local retea de telecomunicatii. Aici controlerul folosește semnal 2G/ 3G/ 4G/ 5G (numit din punct de vedere tehnic ca LTE CAT 1, LTE CAT M1, NB-IoT, GSM, EGPRS și/sau EDGE). Este similar modului în care un telefon mobil, un bancomat, un semafor sau un contor inteligent se conectează la internet. Nu este nevoie de un gateway local.

Cum funcționează luminile inteligente bazate pe LoRaWAN?

LoRaWAN reprezintă rețeaua de arie largă cu rază lungă de acțiune. Este construit pe LoRa – o tehnică proprie de comunicare radio. Controlerul de lampă stradală bazat pe LoRa utilizează frecvențe radio fără licență pentru a comunica cu gateway-urile centrale LoRaWAN. Aceasta este de obicei o rețea stea. Gateway-urile LoRa acționează ca hub central pentru a conecta controlerele bazate pe LoRa la internet.

Cellular vs LoRaWAN
O comparație tehnică și comercială detaliată

Tip de rețea

LoRaWAN
  • Rețeaua LoRaWAN poate face schimb de cantități mici de pachete de date între gateway-uri și dispozitive LoRA pe o gamă largă de 5-10 km.
  • Este necesară o linie vizuală clară între gateway-uri și dispozitive.
  • LoRa Gateways poate conecta peste 1000 de dispozitive. Cu toate acestea, LoRa Gateway-urile acționează adesea ca un singur punct de eșec. Întreaga rețea se prăbușește atunci când un Gateway eșuează.
IoT celular
  • Rețeaua de comunicații celulare este adesea denumită comunicare IoT (Internetul lucrurilor) atunci când este utilizată de dispozitive inteligente.
  • Rețeaua IoT celulară poate face schimb de cantități medii până la foarte mari de date în timp real între turnurile locale de telefoane mobile și dispozitive.
  • Opțiunile includ: LTE CAT M1, NB-IoT, LTE CAT 1 (4G) sau GSM / EGPRS (2G/ 3G). Dispozitivul selectează cea mai potrivită rețea în funcție de disponibilitatea operatorilor locali de telecomunicații.

Aplicații de piață

LoRaWAN

LoRA este proiectat pentru lățime de bandă redusă, latență ridicată.
Este potrivit pentru aplicații precum:

  • Conectarea obiectelor care nu au nevoie de date frecvente sau conectivitate în timp real. Si functioneaza pe baterie. De exemplu, verificarea dacă coșurile de gunoi sunt pline sau goale, colectarea datelor de mediu în regiuni îndepărtate și monitorizarea senzorilor agricoli.
  • Citirea de la distanță a contoarelor inteligente (electricitate, gaz, apă)
  • Câteva milioane de dispozitive folosesc astăzi LoRaWAN, în special aplicații de consum și profesionale. Cu toate acestea, rata de adoptare a LoRa în infrastructura publică critică (cum ar fi semafoare, pompe de apă, ATM etc.) este scăzută.
IoT celular
  • IoT celular oferă lățime de bandă medie/foarte mare, latență scăzută (comunicație rapidă în două sensuri)
  • Această topologie de rețea poate suporta toate aplicațiile de piață de tip LoRA/UNB, precum și aplicațiile care necesită comunicare în timp real, cum ar fi bancomate, semafoare, camere de securitate, sisteme de parcare publică, iluminat inteligent și altele. Smart City aplicatii.
  • Câteva miliard Dispozitivele funcționează în rețeaua celulară astăzi.
  • Toate telefoanele mobile din lume folosesc Cellular IoT.

Spectrum fără licență sau cu licență

LoRaWAN
  • LoRA funcționează pe spectru fără licență – o soluție proprietară (practic oricine poate instala un gateway LoRA)
  • Spectrul LoRA (banda ISM 433 sau 868 MHz, 2.4 GHz) este utilizat de mai multe alte servicii care pot afecta performanța rețelei și este vulnerabil la bruiaj*
  • Șansa să existe interferențe într-o rețea (perturbare a comunicației radio din cauza multiplelor aplicații care utilizează spectrul) este mult mai mare
  • Nu există nicio garanție că acest spectru fără licență va fi disponibil după 2028
IoT celular
  • Operatorii locali de telecomunicații achiziționează spectrul licențiat pentru a opera rețele celulare locale (licențele sunt gestionate de 3GPP alianță globală și acordată de guvernul național)
  • Toate conexiunile sunt verificate, verificate și numai apoi permise să se alăture rețelei
  • Operatorii locali de telecomunicații gestionează în mod activ rețelele adesea cu disponibilitatea serviciilor 24 de ore din 7, XNUMX zile pe zi, menținând astfel o fiabilitate ridicată

Calitatea serviciilor și SLA

LoRaWAN
  • Nu există o metodă stabilită pentru rețeaua LoRA
  • Gateway-urile și rețeaua LoRA pot fi administrate de cetățeni locali, operator de telecomunicații, companie privată sau chiar municipalități
  • În cazul în care o municipalitate dorește să-și gestioneze propria rețea LoRA, atunci organizația sa IT trebuie să aibă grijă de SLA și de disponibilitatea rețelei (inclusiv întreținere, back-up de urgență, personal instruit pentru restaurare etc.)
IoT celular
  • Operatorul local de telecomunicații oferă alocarea garantată a resurselor necesare pentru gestionarea calității serviciului (QoS), timpul de funcționare este adesea de până la 99,99%
  • Operatorii locali de telecomunicații oferă diferite acorduri de nivel de servicii (SLA), inclusiv garanții de disponibilitate pentru diferite topologii de rețea
  • NB-IoT și LTE-CATM1 utilizează spectrul de licență 3G, 4G și 5G al operatorilor de telecomunicații și, prin urmare, toate SLA-urile și garanțiile de disponibilitate sunt aplicabile pentru această topologie de rețea
  • Cu alte cuvinte, municipalitatea nu trebuie să-și facă griji cu privire la gestionarea rețelei (la fel ca și rețeaua pentru telefonul mobil)

Standard

LoRaWAN
  • În timp ce LoRA a fost adoptat de mai multe companii private, integratori de sisteme și consumatori, ea nu a fost adoptată de marii operatori de telecomunicații. Acesta este unul dintre barierele majore
IoT celular
  • Toți Operatorii Telecom mari/internaționali au decis să implementeze LTE Cat M1/ NB-IoT pe scară largă. Lansarea este completă în multe țări de pe glob.
  • LTE CAT 1 și GSM/ EGPRS sunt rețele standard de comunicații pentru telefoane mobile și sunt disponibile la nivel global

Securitate

LoRaWAN
  • Rețeaua LoRA oferă securitate standard ISM Radio Frequency. Este adesea argumentată ca fiind insuficientă pentru infrastructura publică critică
IoT celular
  • Securitate puternică a rețelei bazată pe standardele globale 3GPP
  • Rămâne un standard global cu cele mai înalte niveluri de securitate (cu actualizări continue) astăzi în industrie
  • Infrastructura publică critică, cum ar fi semafoare, camere de securitate, bancomate depind de rețeaua IoT celulară pentru funcționarea de zi cu zi

Actualizări de software și securitate la distanță

LoRaWAN
  • Datorită lățimii de bandă (foarte) reduse a rețelei LoRA, este adesea foarte consumatoare de timp (poate dura săptămâni pentru o actualizare OTA) sau chiar nu este posibil (dacă numărul de dispozitive LoRA pe gateway este mai mare)
  • Lipsa actualizării prompte OTA este, din păcate, considerată unul dintre cele mai mari riscuri legate de dispozitivele bazate pe LoRA. În cazul oricărei breșe de securitate, această dependență poate crea riscuri neașteptate
IoT celular
  • Datorită disponibilității unei lățimi de bandă și viteze bune, controlerele bazate pe rețeaua celulară (răspândite în oraș sau oraș) pot fi actualizate complet automat în câteva minute

Complexitatea instalării

LoRaWAN
  • Luminile stradale bazate pe rețea LoRA au nevoie de mai multe Gateway-uri
  • Acest lucru necesită un design detaliat al rețelei (de exemplu, câte gateway-uri sunt necesare, unde să le instalați, există linia de amplasare etc.). Acest lucru necesită, de asemenea, cunoștințe și expertiză specifice ale echipei de instalare
  • Procesul de intervenție, în cazul unei defecțiuni a Gateway-ului, trebuie de asemenea să fie bine documentat/planificat
IoT celular
  • Rețeaua celulară oferă o instalare fizică gratuită de Gateway
  • Controlere (de ex NU AL MEU or Zhaga controler) se poate „face clic” pe partea superioară a corpului de iluminatși se vor conecta automat la sistemul central de management al luminii (LMS) printr-o rețea locală de comunicații celulare

Costuri de conectivitate

LoRaWAN
  • Rețeaua LoRA este adesea comercializată ca o rețea „liberă”. Cu toate acestea, din păcate, acest lucru nu este adevărat
  • Dacă municipalitatea instalează rețeaua LoRA în oraș, atunci este personal responsabil să gestioneze, să monitorizeze și să întrețină rețeaua. Personalul și resursele trebuie recrutate și instruite pentru a gestiona Gateway-urile
  • În timp ce, dacă un integrator de sistem local sau un operator de telecomunicații oferă conectivitate LoRA, atunci vor taxa pentru conectivitatea la rețea. Acesta este adesea un cost ascuns și trebuie clarificat în mod explicit
IoT celular
  • Costurile pentru conectivitatea celulară M2M / IoT au fost unul dintre barierele majore în calea adoptării aplicației de iluminat stradal inteligent. Cu toate acestea, acest cost a scăzut semnificativ în ultimii cinci ani.
  • Astăzi, mai mulți MVNO și operatori locali de telecomunicații oferă conectivitate de la 15 până la 20 USD timp de 10 ani pe dispozitiv de control. Cu alte cuvinte, nu există taxe lunare de abonament de plătit.
  • Aceasta este o nouă dezvoltare excelentă în industrie. Prin urmare, numărul tot mai mare de aplicații pentru orașe inteligente, inclusiv proiecte inteligente de iluminat stradal, au început să utilizeze rețeaua IoT celulară.

Concluzie

Ambele IoT celular și LoRaWAN au propriile lor merite atunci când iau în considerare iluminat stradal inteligent aplicație.

Avantaje și dezavantaje LoRaWAN pentru lumini stradale inteligente

LoRaWAN este potrivit pentru aplicații de consum și profesionale care necesită comunicare pe distanță lungă și în care dispozitivele funcționează pe baterie. Este potrivit și acolo unde întârzierile de comunicare (latență mare) și aspectele de securitate sunt mai puțin importante.

Cu toate acestea, rata de adoptare a LoRaWAN pentru infrastructura publică critică (cum ar fi semafoare, pompe de apă, CCTV, ATM etc.) a fost scăzută în majoritatea țărilor. Acest lucru este determinat în principal de:

– Responsabilitatea și costul deținerii (și întreținerii) rețelei LoRaWAN și a Gateway-urilor LoRa de-a lungul mai multor ani.
- Riscuri de securitate asociat cu operarea pe lățimi de bandă fără licență, precum și cu limitarea actualizare software a dispozitivului. Acest lucru poate avea consecințe grave în cazul a încălcarea rețelei.

Luminile stradale intră sub infrastructura publică critică. Ei trebuie să funcționeze în mod fiabil pentru a menține siguranța publică. În ultimii 5 până la 10 ani, mai multe municipalități au încercat să folosească LoRaWAN pentru aplicații inteligente de iluminat stradal. Aceasta include unele municipalități din Europa. Cu toate acestea, multe dintre aceste municipalități din Europa au închis proiectul de iluminat stradal inteligent bazat pe LoRaWAN sau au trecut la o opțiune de rețea fiabilă. Acest lucru s-a datorat în principal problemelor tehnice și de securitate.

Avantaje și dezavantaje IoT celular pentru lumini stradale inteligente

IoT celular rețeaua este utilizată astăzi de miliarde de dispozitive. Gestionat de global standardizare și alianțe de securitate, Cellular IoT oferă una dintre cele mai cunoscute securitate standard disponibil astăzi. Conectivitatea celulară este utilizată de consumatori (ceasuri inteligente, telefoane mobile), profesioniști (contoare inteligente, mașini industriale), precum și infrastructură critică publică (rețele energetice, semafoare, pompe de apă, bancomate, CCTV) aplicații.

În trecut, una dintre barierele cheie ale utilizării Cellular IoT a fost costul de proprietate, deoarece necesită o cartelă SIM/esim necesară pentru fiecare controler. Cu toate acestea, acest cost a scăzut semnificativ în ultimii 5-8 ani. Astăzi, mai mulți MVNO și operatori locali de telecomunicații oferă conexiune IoT celulară la 15 – 20 USD cu o acoperire all-inclusive timp de 10 ani. Asta înseamnă, 1.5 USD – 2 USD pentru conectivitate all-inclusive timp de un an. Mai mult, municipalitatea nu trebuie să-și facă griji cu privire la planificarea rețelei sau menținerea Gateway-urilor locale pe parcursul mai multor ani.

Prin urmare, am observat că un număr tot mai mare de orașe de pe tot globul adoptă IoT celular pentru lor proiecte inteligente de iluminat stradal. Cercetare arată că aceasta tendinţe va continua.

Întrebări?

Lumini stradale inteligente oferă clar multe Avantajele. A devenit un standard de facto în multe instalații noi de iluminat stradal cu LED de pe tot globul. Sperăm că acest articol v-a oferit informații tehnice și comerciale atunci când alegeți între LoRaWAN și Cellular IoT pentru iluminat stradal inteligent și aplicații pentru orașe inteligente.

Aveți întrebări sau feedback? Ați dori să aflați mai multe? Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați la info@tvilight.com.