LPWAN против LoRaWAN: технологии IoT и их связь

Все более широкое использование IoT в современном мире привлекло внимание к потребностям в дальней связи. Дальняя связь в конечном итоге может обеспечить колоссальную долю IoT-приложений для промышленности и умных городов. В связи с этим LPWAN и LoRaWAN - два громких слова на рынке. В этой статье мы рассмотрим значение, разницу и связь между этими двумя терминами.

Что такое глобальная сеть с низким энергопотреблением (LPWAN)?

Low-Power Wide Area Network (LPWAN) - это классификация сетей для беспроводных технологий с низким энергопотреблением, которые могут покрывать большой радиус действия. Технологии LPWAN обычно передают меньше данных, поскольку в основном используются для связи с датчиками и устройствами удаленных узлов.

В настоящее время на рынке используется несколько различных технологий LPWAN. Их уникальная скорость передачи данных, частота, лицензируемый диапазон, энергопотребление и дальность связи делают их идеальными для различных приложений. LPWAN может передавать данные на самые большие расстояния при низком энергопотреблении за счет значительно уменьшенной полосы пропускания.

С другой стороны, LPWAN не обладает рядом преимуществ, таких как частая передача данных, высокая скорость передачи данных и низкая задержка в работе приложений. Поэтому она не заменяет традиционные технологии передачи данных на коротких и средних расстояниях, но может дополнить приложения IoT на больших расстояниях.

Вот несколько технологий LPWAN, получивших широкое распространение:

1. LoRaWAN

LoRaWAN - это технология LPWAN с разнесенным спектром, не связанная с сотовой связью, которая передает узкий сигнал на широкой частоте. Это делает LoRaWAN пригодной для применения вне помещений в условиях отсутствия помех.

2. NB-IoT

NB-IoT - это ведущая сотовая сеть LPWAN, обеспечивающая высокую пропускную способность и скорость передачи данных с гарантированным качеством обслуживания. NB-IoT работает в лицензированном частотном диапазоне и используется в основном для стационарных устройств, размещенных на большой площади.

3. Sigfox

Sigfox - это собственная публичная сеть с большим радиусом действия. Однако она предлагает самую низкую скорость передачи данных, что приводит к увеличению времени передачи. Она может отправлять только несколько сообщений ежедневно и ежечасно.

4. LTE-M

LTE-M - это еще одна сотовая сеть LPWAN, основанная на стандартах 3GPP. LTE-M использует существующую инфраструктуру сети LTE для обеспечения высокоэффективной связи и расширенного покрытия в помещениях и под землей.

Что такое LoRaWAN?

LoRaWAN расшифровывается как Long-Range Wide Area Network. LoRaWAN - это протокол связи, а физический уровень называется LoRa. Он использует безлицензионные частотные диапазоны и может обслуживать до 10 км в сельской части города. Среди технологий LPWAN LoRaWAN занимает лидирующие позиции для приложений IoT в безлицензионном диапазоне.

Разработанный LoRa Alliance, протокол LoRaWAN стандартизирует коммуникационную и системную архитектуру сети. LoRaWAN обеспечивает дальнюю, надежную связь и дополнительные меры безопасности. Кроме того, LoRa Alliance объединяет 500 компаний, специализирующихся на разработке IoT, что обеспечивает инновации и развитие.

LoRaWAN лидирует среди технологий LPWAN, не связанных с сотовой связью. Простота топологии сети, дальность действия, низкое энергопотребление и недорогое оборудование делают LoRaWAN предпочтительной для "умных" городов и промышленных предприятий.

LPWAN и LoRaWAN: в чем разница?

Оба термина очень похожи и передают одну и ту же концепцию. Поэтому широкая аудитория и потребители могут легко использовать их как одно и то же. Однако, как было описано выше, LPWAN и LoRaWAN совершенно разные. Подробнее об этом здесь:

• Принципиальное различие между ними заключается в том, что LPWAN - это классификация технологий дальнего действия с низким энергопотреблением. LPWAN не является протоколом беспроводной связи, как LoRaWAN.
• Дальность связи: LPWAN состоит из различных технологий, обеспечивающих дальность связи от 5 км до 80 км LOS. LoRaWAN, являясь одной из технологий LPWAN, обеспечивает дальность связи 30 км без каких-либо препятствий.
• По оценкам, к 2027 году объем рынка LPWAN превысит $80 миллиардов, при этом LoRaWAN будет вносить в него наибольший вклад. Таким образом, и LoRaWAN, и LPWAN будут быстро расти.
• Следующая ключевая область - сетевой оператор для LPWAN и LoRaWAn. LPWAN может быть реализована с помощью нескольких сетей, включая LoRa, Sigfox, LTE-M и NB-IoT, в то время как LoRa может применяться как одна или несколько автономных сетей в стране.
• Длина полезной нагрузки LPWAN обычно не превышает 12 байт, однако LoRaWAN может предложить полезную нагрузку более 100 байт.

Важно отметить, что LoRaWAN является одной из технологий LPWAN, и поэтому LoRaWAN вносит свой вклад во многие характеристики LPWAN, но при этом не учитывает спецификации других технологий.

Каковы преимущества LoRaWAN?

Важно понять, чем LoRaWAN отличается от других LPWAN. Вот некоторые из ключевых преимуществ LoRaWAN:

• Никаких затрат на лицензирование не требуется, что упрощает внедрение новых решений.
• По сравнению с другими LPWAN, LoRaWAN обеспечивает лучшую полезную нагрузку размером 100 байт. У Sigfox полезная нагрузка составляет 12 байт.
• Низкое энергопотребление позволяет батареям узловых устройств работать от 2 до 5 лет.
• Открытая технология с хорошим сообществом и стандартами развертывания по сравнению с проприетарными Sigfox или лицензированными диапазонами.
• Охватывает огромный километраж на разных территориях.
• Один шлюз LoRa может соединяться с тысячами узлов с помощью LoRaWAN, а шлюз отправляет эти данные в Интернет.
• Через LoRaWAN сеть может отправлять столько сообщений в день, сколько необходимо, несмотря на ограничение Sigfox в 140 сообщений в день.
• Более низкая пропускная способность, скорость передачи данных, энергопотребление, стоимость обслуживания и подключения делают LoRaWAN идеальным решением для крупномасштабных приложений,
• Участие ведущих технологических компаний в LoRa Alliance позволяет лучшим технологическим инновациям развиваться и быть лучшими.

Несколько недостатков LoRaWAN

Вот некоторые ограничения LoRaWAN, которые могут стать препятствием для IoT-решений в отличие от других решений LPWAN:

• Не подходит для использования в режиме реального времени, где требуется низкая задержка. Это делает его непригодным для некоторых приложений мониторинга в реальном времени.
• Рост сетей LPWAN и LoRaWAN может привести к появлению огромного количества частных инфраструктур в частных районах.
• Открытая частота LoRaWAN делает ее восприимчивой к помехам от других источников на аналогичных частотах и снижает скорость передачи данных. С другой стороны, NB-IoT и LTE-M используют лицензированные частоты, что позволяет уменьшить эту проблему.
• Устройства LoRaWAN жестко кодируются для подключения к сети, и такие жестко закодированные ключи делают LoRaWAN менее безопасной, но доступной.

Резюме

LoRaWAN очень хорошо соответствует целям и задачам LPWAN. Все ее характеристики делают LoRaWAN подходящим решением для промышленных приложений и "умных" городов. Наличие проверенных аппаратных, программных и облачных решений позволяет легко полагаться на LoRaWAN по сравнению с другими технологиями LPWAN. Можно с уверенностью сказать, что рост LoRaWAN будет напрямую стимулировать популярность LPWAN в ближайшие годы.