LoRa مقابل NB-IoT: مقارنة بين أفضل تقنيات LPWAN

بين شبكة المنطقة الواسعة منخفضة الطاقة المنخفضة الطاقة (LPWAN)، فإن تقنيتي LoRa و NB-IoT هما التقنيتان اللتان تتصدران المشهد. تتمتع كلتا التقنيتين بمزاياها الخاصة وخصائصها الفريدة، مما يسمح لهما بالتعايش والنمو في وقت واحد. تُقيّم هذه المقالة كلتا التقنيتين ولماذا يمكن أن تكونا مغيرتين لقواعد اللعبة للعقد القادم من تطبيقات إنترنت الأشياء.

شبكة LPWAN الخلوية مقابل شبكة LPWAN غير الخلوية

منذ أن تم تحقيق مفهوم إنترنت الأشياء، قطعت تقنيات الاتصالات المشتركة شوطاً طويلاً. بدءًا من 2G/3G، وإنترنت الأشياء و اتصال M2M communication في حاجة دائمة إلى بدائل أرخص وبعيدة المدى ومستدامة. تستجيب تقنيات LPWAN لمثل هذا الطلب.

في البداية، LoRa سيجفوكس، وغيرها من التقنيات غير الخلوية كانت أول من أدخل اتصال إنترنت الأشياء بشبكة LPWAN. وسرعان ما لحقت التقنيات الخلوية بهذه السوق الواسعة غير المستغلة من خلال تقنيات مثل NB-IoT وLTE-M. يتم توفير التقنيات الخلوية من قِبل مزودي الشبكات الخلوية الحاليين، وبالتالي فهي مختلفة تمامًا من حيث المواصفات الفنية ونماذج الأعمال.

ومع ذلك، فإن تقنيات شبكات LPWAN الخلوية وغير الخلوية لها سوق مشتركة يمكن استهدافها. هناك العديد من التطبيقات الفريدة التي يمكن أن تتعايش فيها كلتا المجموعتين باستثناء التطبيقات المتداخلة حيث تكون المفاضلات الطفيفة مقبولة لإضافة المزيد من القيمة للتطبيق النهائي.

ما هو إنترنت الأشياء الجديد؟

تُعد إنترنت الأشياء غير المتصلة بإنترنت الأشياء (NB-IoT) استجابة من مزودي الشبكات الخلوية لمتطلبات إنترنت الأشياء/إنترنت الأشياء المتزايدة. إنترنت الأشياء ضيق النطاق الضيقأو NB-IoT، هي تقنية لاسلكية أُضيفت إلى البنى التحتية لتقنية LTE خصيصًا لتلبية احتياجات النطاق الترددي المنخفض في الأماكن المغلقة/المفتوحة ذات النطاق الترددي المنخفض والطاقة المنخفضة. إن بروتوكول NB-IoT هو بروتوكول مرخص وعادةً ما يتقاضى رسومًا أكبر للتنفيذ مقارنةً بالتقنيات غير الخلوية.

يُفضّل استخدام إنترنت الأشياء من نوع NB-IoT كحل عندما يكون هناك أسطول ضخم من الأجهزة التي يجب توصيلها. فهو يوفر تغلغلًا عميقًا لتوفير الاتصال في الداخل أو في الهواء الطلق مع سهولة تنفيذه أيضًا من خلال الاستفادة من البنى التحتية الخلوية الحالية.

نظير NB-IoT غير الخلوي: LoRa

التقنية الثانية التي تتصدر السباق بين تقنيات LPWAN هي لورا. كما سبق أن تناولناه بالتفصيل, LoRaWAN هي شبكة بعيدة المدى باستخدام LoRa كتقنية لاسلكية مملوكة لشركة LoRa. على عكس NB-IoT، لا تعمل LoRaWAN على نطاق خلوي مرخص، مما يجعلها خيارًا غير مكلف.

يمكن أن تكون LoRaWAN تطبيقًا خاصًا أو عامًا بناءً على التطبيق النهائي، ويمكن لمزودي الشبكات المختلفين مساعدة المستخدم في تنفيذه. بدون الاستفادة من البنية الخلوية الحالية، قد تحتاج LoRaWAN إلى جهود الإعداد والتخطيط الأولي للشبكة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع LoRaWAN بحفنة من المزايا الأخرى مقارنةً بإنترنت الأشياء، كما هو موضح أدناه.

الاختلافات بين LoRa و NB-IoT

من المؤكد أن هاتين التقنيتين الأكثر هيمنة في شبكات LPWAN منخفضة الطاقة فريدة من نوعها في تطبيقاتها وتطبيقاتها. وفيما يلي عرض لأهم الاختلافات بين التقنيتين:

1. النظام الإيكولوجي

تم توحيد NB-IoT بواسطة الاتحاد العالمي للاتصالات المتنقلة و 3GPP (مشروع شراكة الجيل الثالث). قامت هذه الجمعيات بإعداد بروتوكول قياسي لجميع التقنيات الخلوية وأجهزة الاتصال المشترك 1TP14. من ناحية أخرى تحالف لورا هي وحدة commune التي تدعم LoRaWAN. تحالفات LoRa Alliances هي وحدة commune من الشركاء الذين يعملون معًا لتحسين LoRa وجعل التكنولوجيا مؤثرة.

2. عرض النطاق الترددي

تعمل تقنية NB-IoT بنطاق ترددي يبلغ 200 كيلوهرتز بينما تعمل تقنية LoRa على نطاق ترددي يبلغ 125 كيلوهرتز و250 كيلوهرتز. يسمح عرض النطاق الترددي لهذه التقنيات بخدمة تطبيقات LPWAN.

3. طيف التردد

نظرًا لكونها تقنية LPWAN خلوية LPWAN، تعمل تقنية NB-IoT في نطاق تردد مرخص، على عكس LoRaWAN. تعمل LoRaWAN في ISM طيف الترددات (الصناعية والعلمية والطبية). السماح لمشغلي الشبكات ومصنعي أجهزة إنترنت الأشياء بالوصول المجاني.

في مقابل استخدام NB-IoT لنطاقات تردد LTE، تستخدم LoRaWAN تردد 868MHz في أوروبا تردد 915MHz في أمريكا الشمالية، و تردد 433MHz في آسيا.

4. الحد الأقصى لمعدل البيانات

في هذا العامل، تتفوق تقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض على LoRaWAN كتقنية مثالية للعديد من المنتجات. توفر تقنية NB-IoT معدل بيانات يبلغ 200 كيلوبت في الثانية، بينما توفر LoRaWAN، منافستها غير الخلوية، معدل بيانات يبلغ 50 كيلوبت في الثانية فقط. على هذا النحو، يمكن لتقنية NB-IoT دعم تطبيقات إنترنت الأشياء ذات الكمون المنخفض بشكل أفضل بكثير من LoRaWAN.

5. طول الحمولة

في حين تسمح كلتا التقنيتين بإرسال عدد غير محدود من الرسائل في اليوم، إلا أن سعة الحمولة القصوى للحمولة القصوى لكلتا التقنيتين تختلف اختلافاً كبيراً. توفر تقنية NB-IoT سعة حمولة قصوى تبلغ 1600 بايت مقارنة بـ 234 بايت كحد أقصى للحمولة مع LoRaWAN.

6. نطاق الاتصال Co1TP14

على الرغم من الاعتقاد الخاطئ، فإن تقنية LoRaWAN غير الخلوية توفر نطاق اتصال مشترك أعلى من تقنية الاتصال الخلوي NB-IoT. توفر تقنية NB-IoT نطاقًا يبلغ 1 كم في المناطق الحضرية و10 كم في المناطق الريفية. يمكن أن توفر LoRaWAN مدى 5 كم في المناطق الحضرية و20 كم في المناطق الريفية.

7. قابلية التداخل

إن LoRaWAN عرضة تماماً immune لأي تداخل على الرغم من المدى الطويل. ومع ذلك، فإن الحالة مع NB-IoT ليست هي نفسها حيث ثبت أنها أكثر عرضة للتداخل اللاسلكي.

8. معدل البيانات المتكيف

تتمتع LoRaWAn بميزة فريدة من نوعها مقارنةً بإنترنت الأشياء NB-IoT لأنها توفر معدل بيانات قابل للتكيف. يسمح ADR لخادم شبكة LoRaWAN بالتحكم في معدل البيانات، طاقة الإرسال، وغيرها من خصائص الإرسال. يمكن لـ ADR تحسين استهلاك الطاقة لتطبيقات إنترنت الأشياء.

NB-IoT أو LoRa: أيهما تختار؟

تتميز كلتا التقنيتين باختلافات واضحة، مما يجعلها مناسبة بشكل فريد للتطبيقات المختلفة. بالنسبة للمبتدئين، توفر LoRaWAN استهلاكًا أقل للطاقة، وتكلفة تنفيذ منخفضة، وعمر بطارية أطول. توفر LoRaWAN كل هذه المزايا بنفس التغطية وعرض النطاق الترددي. لذا فإن LoRaWAN مناسب لمستشعر إنترنت الأشياء التطبيقات حيث يكون عمر البطارية الطويل والاتصال المشترك mmunication أكثر أهمية.

أما بالنسبة إلى NB-IoT، فهو يوفر تشفيرًا أمنيًا أفضل مع تشفير 3GPP 256 بت من تشفير AES 128 بت الخاص بشبكة LoRaWAN. كما توفر تقنية إنترنت الأشياء-إنترنت النطاق العريض أيضًا زمن استجابة أقل من LoRaWAN، مما يتيح لها ميزة عندما يتعلق الأمر بالتطبيقات في الوقت الفعلي. هذه الخصائص تجعل من NB-IoT خيارًا جيدًا للتطبيقات التي يمكن أن يكون فيها زمن الوصول المنخفض والأمان والاختراق الداخلي ذات قيمة.

هنا الفرق بين LoRa و Sigfox إذا كنت مهتمًا بهما، فهما أيضًا تقنيتان شائعتان من تقنيات LPWAN في السوق اليوم.

كيفية تطبيق تقنيات LoRa أو NB-IoT

يختلف تنفيذ التقنيات الخلوية وغير الخلوية اختلافًا كبيرًا. إن نشر تقنيات LPWAN الخلوية LPWAN صارم للغاية بالنسبة للمستخدم النهائي. ذلك لأن تقنية إنترنت الأشياء غير الخلوية تتطلب بنية تحتية للشبكة الخلوية. وتنتشر هذه الشبكات في الأماكن العامة من خلال نفس الأبراج الخلوية مثل 4G/LTE. ليس من السهل توسيع الأبراج الخلوية، كما أنه يضيف تكاليف باهظة للقيام بذلك.

وعلى النقيض من هذه القيود الشبكية لإنترنت الأشياء، فإن LoRaWAN سهلة النشر في الأماكن العامة أو الخاصة. يمكن تنفيذ البنية التحتية لشبكة LoRaWAN في الداخل أو في الهواء الطلق بناءً على حالة الاستخدام. علاوة على ذلك، من الأسهل تعديل أو توسيع نطاق البنية التحتية لشبكة LoRaWAN حسب الحاجة بمرور الوقت.

62 دولة لديها بالفعل اتصال NB-IoT، بينما تتقدم LoRaWAN في هذا السباق مع انتشارها في 181 دولة. ويقال أن LoRaWAN لديها أكثر من 240 مليون جهاز عقدة و3.2 مليون بوابات LoRaWAN في النظام البيئي بالفعل. وعلى هذا النحو، فإن تطبيقات LoRaWAN أسهل، ويمكن للمرء أن يجد الإرشادات أو المراجع ذات الصلة داخل community.

Summary

من الآمن أن نفترض أن كلتا تقنيتي LPWAN البارزتين سوف تنمو بشكل مذهل خلال السنوات القليلة القادمة. ستحدد هذه التطورات القادمة مستقبل NB-IoT و LoRa. إذا كنت لا تزال تتساءل، فتواصل معنا، وسنساعدك في اختيار الحل التكنولوجي المناسب لاحتياجاتك.