LPWAN مقابل LoRaWAN: تقنيات إنترنت الأشياء واتصالها

أدى الاستخدام المتزايد لإنترنت الأشياء في عالمنا الحديث إلى تسليط الضوء على احتياجات الاتصال بعيد المدى المشترك بعيد المدى communication. يمكن أن تخدم الاتصالات طويلة المدى communication في نهاية المطاف حصة هائلة من تطبيقات إنترنت الأشياء للصناعات والمدن الذكية. على هذا النحو، فإن كلمتي LPWAN و LoRaWAN هما الكلمتان الطنانتان في السوق. تغطي هذه المقالة المعنى والفرق والعلاقة بين المصطلحين.

ما هي شبكة المنطقة الواسعة منخفضة الطاقة (LPWAN)؟

شبكة المنطقة الواسعة منخفضة الطاقة (LPWAN) هي تصنيف شبكي للتقنيات اللاسلكية منخفضة الطاقة التي يمكن أن تغطي نطاقًا ممتدًا. تنقل تقنيات LPWAN عمومًا بيانات أقل لأنها تستخدم بشكل أساسي للاتصال بأجهزة الاستشعار وأجهزة العقدة البعيدة.

هناك عدد قليل من تقنيات LPWAN المختلفة المستخدمة حاليًا في السوق. إن معدل نقل البيانات الفريد من نوعه وترددها ونطاقها المرخص واستهلاكها للطاقة ونطاقها الترددي الفريد من نوعه يجعلها مثالية لمختلف التطبيقات. يمكن لشبكات LPWAN الإرسال إلى أبعد مدى بطاقة منخفضة بمساعدة عرض نطاق ترددي منخفض بشكل كبير.

على الجانب الآخر من هذه المزايا، تفتقر شبكة LPWAN إلى عدة جوانب، مثل النقل المتكرر للبيانات ومعدلات نقل البيانات العالية وتطبيقات الكمون المنخفض. ولذلك، فهي ليست بديلاً للتقنيات التقليدية قصيرة/متوسطة المدى عالية البيانات، ولكنها يمكن أن تكون مكملة لتطبيقات إنترنت الأشياء طويلة المدى.

فيما يلي بعض تقنيات LPWAN المستخدمة بشكل بارز:

1. LoRaWAN

LoRaWAN عبارة عن تقنية LoRaWAN ذات طيف منتشر غير خلوي LPWAN، وهي تقنية LPWAN غير الخلوية التي ترسل إشارة ضيقة على تردد واسع. هذا يجعل LoRaWAN مناسبة للتطبيقات الخارجية حول التداخلات الأخرى.

2. NB-IoT

تُعد شبكة إنترنت الأشياء منخفضة التردد (NB-IoT) هي شبكة LPWAN الخلوية الرائدة التي توفر نطاقًا تردديًا عاليًا ومعدلات بيانات عالية مع ضمان جودة الخدمة. تعمل شبكة إنترنت الأشياء ذات النطاق الترددي المنخفض في نطاق تردد مرخص وتستخدم في المقام الأول للأجهزة الثابتة الموضوعة في منطقة طويلة.

3. سيجفوكس

Sigfox هي شبكة عامة مملوكة ملكية خاصة ذات نطاق تغطية ممتد. ومع ذلك، فهي تقدم أقل معدلات البيانات التي تتسبب في زيادة وقت الإرسال. يمكنها فقط إرسال عدة رسائل يومياً وكل ساعة.

4. LTE-M

LTE-M هي شبكة LPWAN خلوية أخرى تعتمد على معايير 3GPP. تستخدم شبكة LTE-M البنية التحتية الحالية لشبكة LTE لإتاحة اتصال عالي الكفاءة وتغطية موسعة في الداخل وتحت الأرض.

ما هي LoRaWAN؟

يرمز LoRaWAN إلى شبكة واسعة النطاق طويلة المدى. LoRaWAN هو بروتوكول اتصال مشترك بين الطبقة المادية والطبقة المادية تسمى LoRa. يستخدم نطاقات تردد بدون ترخيص ويمكن أن يخدم ما يصل إلى 10 كم في الأجزاء الريفية من المدينة. من بين تقنيات LPWAN، تعتبر LoRaWAN هي الأوفر حظاً لتطبيقات إنترنت الأشياء ذات النطاق الخالي من الترخيص.

تم تعريفه من قبل تحالف LoRa Alliance، يعمل بروتوكول LoRaWAN على توحيد بنية الاتصال المشترك communication والنظام في الشبكة. ويضمن LoRaWAN اتصالاً بعيد المدى وموثوقاً وموثوقاً به communication وإجراءات أمنية إضافية. وعلاوة على ذلك، يضم تحالف LoRa Alliance مجموعة مشتركة من 500 شركة تتفوق في تطوير إنترنت الأشياء، مما يضمن الابتكار والتطوير.

تتصدر LoRaWAN السباق بين تقنيات LPWAN غير الخلوية. إن سهولة طوبولوجيا الشبكة، وبُعد المدى، وانخفاض الطاقة، والأجهزة غير المكلفة تجعل من LoRaWAN خياراً مفضلاً للمدينة الذكية والاحتياجات الصناعية.

LPWAN مقابل LoRaWAN: ما الفرق بينهما؟

كلا المصطلحين متشابهان تمامًا وينقلان نفس المفهوم. لذلك، من السهل جدًا استخدامهما كمصطلحين متشابهين من قبل الجمهور العام والمستهلكين. ومع ذلك، كما هو موضح أعلاه، فإن LPWAN و LoRaWAN مختلفان تمامًا. المزيد عن ذلك هنا:

• والفرق الأساسي بين الاثنين هو أن LPWAN هو تصنيف لتقنيات بعيدة المدى ومنخفضة الطاقة. LPWAN ليس بروتوكول اتصال لاسلكي مشترك 1TP14 مثل LoRaWAN.
• نطاق اتصال communication: تتألف شبكة LPWAN من تقنيات مختلفة توفر نطاق اتصال co1TPP14Tunication من 5 كم إلى 80 كم LOS. توفر LoRaWAN، وهي إحدى تقنيات LPWAN، مدى يصل إلى 30 كم دون أي عوائق.
• تشير التقديرات إلى أن حجم سوق LPWAN سيزيد عن $80 مليار بحلول عام 2027، بينما ستساهم LoRaWAN بالجزء الأكبر منه. على هذا النحو، سيكون هناك نمو سريع لكل من LoRaWAN و LPWAN.
• المجال الرئيسي التالي هو مشغل الشبكة لشبكة LPWAN مقابل LoRaWAn. يمكن تنفيذ LPWAN مع عدد قليل من الشبكات، بما في ذلك LoRa وSigfox وLTE-M وNB-IoT، بينما يمكن تطبيق LoRa كشبكة مستقلة واحدة أو أكثر في بلد ما.
• يبلغ طول الحمولة الصافية لشبكة LPWAN بشكل عام أقل من 12 بايت؛ ومع ذلك، يمكن أن توفر LoRaWAN حمولة صافية تزيد عن 100 بايت.

والجزء المهم الذي يجب ملاحظته هو أن LoRaWAN هي إحدى تقنيات LPWAN، وبالتالي، تساهم LoRaWAN في العديد من خصائص LPWAN بينما تغفل مواصفات التكنولوجيا الأخرى.

ما هي مزايا LoRaWAN؟

من المهم أن نفهم كيف تقف LoRaWAN مقابل شبكات LPWAN الأخرى. فيما يلي بعض المزايا الرئيسية لشبكة LoRaWAN:

• لا توجد تكاليف ترخيص مما يجعل التطبيقات الجديدة سهلة التنفيذ.
• مقارنةً بشبكات LPWAN الأخرى، توفر LoRaWAN حمولة أفضل بحجم 100 بايت. تبلغ حمولة Sigfox 12 بايت.
• استهلاك منخفض للطاقة يسمح لبطاريات جهاز العقدة بأن تدوم من سنتين إلى 5 سنوات.
• تقنية مفتوحة مع معايير جيدة للتوافق مع معايير Sigfox أو النطاقات المرخصة.
• يغطي نطاقاً هائلاً من الكيلومترات في مناطق مختلفة.
• يمكن لبوابة LoRa واحدة الاتصال بآلاف العقد باستخدام LoRaWAN، وترسل البوابة تلك البيانات إلى الإنترنت.
• من خلال LoRaWAN، يمكن للشبكة إرسال أكبر عدد ممكن من الرسائل اليومية مقابل 140 رسالة/اليوم من Sigfox.
• إن انخفاض عرض النطاق الترددي ومعدل البيانات واستهلاك الطاقة والصيانة وتكاليف الاتصال يجعل من LoRaWAN مثاليًا للتطبيقات واسعة النطاق,
• إن وجود شركات التكنولوجيا الرائدة كعضو في تحالف LoRa يتيح لأفضل الابتكارات التكنولوجية أن تنمو وتكون الأفضل.

عيوب عدة لشبكة LoRaWAN

فيما يلي بعض قيود LoRaWAN التي يمكن أن تكون عائقًا أمام حل إنترنت الأشياء على عكس حلول LPWAN الأخرى:

• غير مناسب لحالات الاستخدام في الوقت الحقيقي التي تتطلب وقت استجابة أقل. مما يجعله غير مناسب لبعض تطبيقات المراقبة المباشرة.
• يمكن أن يؤدي نمو شبكات LPWAN و LoRaWAN إلى عدد كبير من البنى التحتية الخاصة في المناطق الخاصة.
• إن التردد المفتوح لشبكة LoRaWAN يجعلها عرضة للتداخل من مصادر أخرى في ترددات مماثلة ويقلل من معدل البيانات. من ناحية أخرى، يستخدم كل من NB-IoT و LTE-M ترددات مرخصة للتخفيف من هذا التحدي.
• يتم ترميز أجهزة LoRaWAN بشكل ثابت من أجل الاتصال بشبكة، ومثل هذه المفاتيح المشفرة الثابتة تجعل LoRaWAN أقل أمانًا ولكن يمكن الوصول إليها

Summary

تحقق LoRaWAN أهداف وغايات LPWAN بشكل جيد للغاية. جميع خصائصها تجعل LoRaWAN حلاً مناسبًا للتطبيقات الصناعية والمدن الذكية. توافر الأجهزة المثبتة، البرمجيات، والحلول السحابية تجعل من السهل الاعتماد على LoRaWAN مقارنة بتقنيات LPWAN الأخرى. من الآمن أن نقول إن نمو LoRaWAN سيؤدي بشكل مباشر إلى زيادة شعبية LPWAN في السنوات القادمة.