LoRa kontra LTE-M & NB-IOT

Dwa często używane IoT sieci: LoRa i LTE-M / NB-IOT

Czym jest LoRaWAN?

LoRa, czyli „Long Range”, to protokół sieci bezprzewodowej, pierwotnie stworzony dla niskoenergetycznych aplikacji IoT. Zaliczany jest do kategorii „Low Power Wide Area Networks” (LPWAN), czyli sieci, które charakteryzują się niskim zużyciem energii przy jednoczesnym zasięgu na długie odległości. Jest to idealne rozwiązanie dla urządzeń działających w odległych lub trudno dostępnych miejscach, takich jak latarnie uliczne, wały przeciwpowodziowe, nabrzeża czy kosze na śmieci.

W praktyce przesyłanie wiadomości za pomocą LoRa przypomina wysyłanie SMS-ów. Moduł komórkowy pozostaje nieaktywny, dopóki nie ma potrzeby wysłania wiadomości. W przeciwieństwie do SMS-ów, moduł LoRa nie musi utrzymywać stałego połączenia. Gdy wiadomość jest gotowa do wysłania, moduł aktywuje się, nadaje na właściwej częstotliwości i korzysta z odpowiednich kluczy sieciowych. Otaczające bramy LoRa odbierają sygnał i przekazują go do internetu, a ostatecznie do platformy powiązanej z czujnikiem.

Największe zalety LoRa

Główne cechy i zalety LoRa to wyjątkowo niskie zużycie energii oraz duży zasięg, na jaki wiadomość może zostać przesłana od urządzenia do sieci. Dzięki niskiemu zużyciu energii, czujniki mogą działać na dwóch bateriach AA przez kilka lat (3-5), wysyłając dane nawet co godzinę. Dokładny czas pracy zależy od takich czynników jak zasięg sieci, antena czujnika oraz ilość informacji przesyłanych w każdej wiadomości.

Inną istotną zaletą jest bezpieczeństwo systemu. Sieci takie jak Wi-Fi czy 4G łączą użytkowników bezpośrednio z internetem, umożliwiając przeglądanie stron i uzyskiwanie informacji. Natomiast sieć LoRa jest odseparowana od internetu. Wiadomości są najpierw odbierane przez sieć LoRa, a dopiero potem przekazywane do aplikacji za pośrednictwem internetu. Dzięki temu moduły LoRa nie są podatne na typowe cyberataki, takie jak DDoS czy ataki typu „man-in-the-middle”. Protokół LoRa wykorzystuje różnorodne warstwy szyfrowania, co uniemożliwia podsłuchiwanie lub fałszowanie danych. Czujniki regularnie i bezpiecznie odświeżają swoje klucze sieciowe, co eliminuje ryzyko trwałych luk w zabezpieczeniach.

W profesjonalnie zaprojektowanej i zarządzanej sieci każda moduł może być zlokalizowana, co pozwala na określenie jego położenia bez potrzeby używania energochłonnych modułów GPS czy Wi-Fi. Dzięki temu na rynku dostępnych jest wiele urządzeń śledzących korzystających z LoRa.

Dostawcy LoRa

LoRa zależy od sieci LoRaWAN (Wide Area Network). W Polsce istnieje kilka dostawców tej technologii, w tym publiczna sieć oferowana przez operatorów komórkowych, sieci społecznościowe oraz różne inicjatywy prywatne. Różnice między tymi sieciami polegają głównie na zasięgu i gwarancji dostępności. Każdy może zainstalować i uruchomić bramę LoRa, ponieważ częstotliwości radiowe używane przez LoRaWAN nie wymagają licencji.

Wady LoRa

Oczywiście, istnieją również pewne wady związane z używaniem LoRa. W Polsce obowiązują dwa przepisy, których przestrzeganie jest monitorowane przez odpowiednie organy. Pierwsza zasada mówi, że każdy moduł nie może zbyt często wysyłać sygnałów radiowych (tzw. ograniczenie cyklu pracy). Ponadto intensywność sygnału radiowego nie może przekraczać 20 mW.

Kolejną wadą jest ograniczona ilość danych, które mogą być przesyłane za pomocą LoRa – około 54 bajtów na wiadomość. Jest to porównywalne z długością wiadomości SMS zawierającej 50 znaków. Choć może to nie stanowić problemu w przypadku prostych danych z czujników, lepiej, aby wiadomości były jak najkrótsze, co przyspiesza transmisję i zmniejsza zużycie energii.

Czym jest LTE-M / NB-IOT?

LTE-M / NB-IOT działają w ramach sieci 4G i 5G. Te technologie są znane głównie z umożliwiania szybszego przesyłania danych, co jest przydatne podczas korzystania ze smartfonów. LTE, czyli „Long Term Evolution”, obejmuje szereg coraz szybszych protokołów sieciowych opartych na coraz wydajniejszym sprzęcie. Oprócz szybszego transferu danych, te technologie umożliwiają również oszczędne przesyłanie niewielkich ilości informacji, korzystając z tych samych wież radiowych i sieci.

Największe zalety LTE-M i NB-IOT

LTE-M i NB-IOT oferują bardzo dobry zasięg, wysoką prędkość przesyłania danych oraz możliwość oszczędzania energii. Jest to idealne rozwiązanie dla urządzeń zasilanych bateryjnie. Ponadto są one bardziej opłacalne w porównaniu ze standardowym sprzętem 4G. Dzięki przesyłaniu zaszyfrowanych danych technicznych ilość przesyłanych danych jest mała, co utrzymuje niskie zużycie danych (zazwyczaj liczone w megabajtach, a nie gigabajtach).

Innymi zaletami są umowy roamingowe z sąsiednimi krajami oraz fakt, że coraz więcej krajów na świecie posiada zasięg LTE-M lub NB-IOT. W zależności od wyboru rodzaju modułu komórkowego, można również uzyskać możliwość przełączania się na inne sieci, takie jak 2G, co pozwala na uzyskanie połączenia sieciowego w większej liczbie lokalizacji na całym świecie.

Wady LTE-M i NB-IOT

Chociaż LTE-M i NB-IOT są promowane jako technologie oszczędzające energię, urządzenia korzystające z tych technologii nadal zużywają sporo energii, gdy są połączone z siecią i przesyłają dane.

Pomimo że są one znacznie bardziej energooszczędne niż standardowe 4G, wciąż potrzebujesz solidnych baterii, jeśli chcesz przesyłać dane często i zapewnić działanie urządzenia przez dłużej niż rok. Zużycie energii zależy również od interwału transmisji. Możesz wybrać całkowite wyłączenie urządzenia lub wprowadzenie go w tryb uśpienia. Ponowne połączenie po wyłączeniu zużywa pewną ilość energii, ale stałe utrzymywanie w trybie uśpienia i okresowe budzenie również kosztuje energię. Optymalne rozwiązanie polega na wyłączaniu i włączaniu urządzenia raz dziennie. Jeśli chcesz częściej odbierać dane, lepiej skorzystać z trybu oszczędzania energii (tryb uśpienia z okresowym budzeniem). Jeśli natomiast potrzebujesz danych rzadziej niż raz dziennie lub tylko w przypadku określonych zdarzeń, lepiej całkowicie wyłączyć urządzenie.

Wielu użytkowników oczekuje, że urządzenia IoT będą małe, poręczne i praktyczne. Obecnie urządzenia LTE i NB-IOT są jednak dość duże i wymagają dodatkowych komponentów, aby stworzyć w pełni funkcjonalny czujnik.

Wniosek

LTE-M / NB-IOT i LoRa to dwie zupełnie różne technologie, które mają wspólną cechę – są energooszczędne i bezprzewodowe, przesyłając jedynie informacje z czujników i urządzeń. Wybór między nimi powinien opierać się na miejscu wdrożenia oraz wymaganiach dotyczących zużycia energii.

Jeśli najważniejszym wymaganiem jest niskie zużycie energii, najlepszym wyborem będzie LoRaWAN. Jeśli kluczowe jest użytkowanie na skalę międzynarodową, zdecyduj się na LTE-M lub NB-IOT.

Więcej informacji na temat LoRa, LTE-M i NB-IOT można uzyskać, kontaktując się z nami pod numerem telefonu +31(0)85-0443500 lub mailowo na adres info@thingsdata.com.