Плюсы и минусы NB-Iot и LoRa и их перспективы на рынке IoT

ЗАКАЗАТЬ УСЛУГУ У АККРЕДИТОВАННЫХ КОМПАНИЙ

Для обслуживания рынка IoT-Internet of Things (интернет вещей) предназначена технология LPWAN (Low-Power Wide-Area Network), основными характеристиками которой является соблюдение двух важных условий: быстрое и доступное по затратам развертывание сетей дальнего радиуса действия с возможностью надежной поддержки большого количества соединений, и наличие устройств, оснащенных батареями, способными максимально долго держать заряд. Для работы в системе LPWA и создания сетей могут использоваться несколько технологий, но основное соперничество развернулось между NB-IoT и LoRaWAN, которые по сути делят на двоих весь этот рынок, оставляя конкурентам лишь небольшую его часть.

Основные технические характеристики технологий NB-IoT и LoRa

Интенсивный рост рынка интернета вещей стимулирует бурный поиск решений в LPWAN, но прежде всего на него влияют два основных фактора:

• способность контроля производственных процессов и показателей;
• готовность своевременно реагировать на появление все более новых и «умных» устройств и технологий.

Также важными факторами развития рынка LPWAN можно считать требования пользователей по доступности сетей, скорости и стоимости их развертывания, а также по оптимизации обслуживания, в том числе и ценовой.

Чтобы сравнивать между собой две технологии, следует определиться с их основными характеристиками, но сначала нужно знать, что LoRa – это расширение частотного спектра, а NB-IoT является приложением для мобильной связи. При этом на данный момент развитие этой технологии имеет две спецификации: первая основана на разработках Intel, Nokia и Ericsson, а продвижение второй обеспечивает Vodafone & Huawei.

Таким образом, для работы протокола LoRaWAN нет необходимости в получении лицензии на использование частот, а для NB-IoT она требуется. И для компаний, не являющихся операторами сотовой связи, этот момент очень важен, так как изначально заставляет их готовиться к большим затратам как для получения лицензии, так и для развертывания сети с нуля. Поэтому использование этого стандарта может быть выгодно только старожилам этого рынка, им, для того чтобы запустить сервисы на основе технологии NB-IoT, потребуется лишь проведение определенных работ, связанных с обновлением ПО, существующих базовых станций и некоторого другого оборудования.

Некоторые отличия между техническими возможностями LoRaWAN и NB-IoT

Сети, созданные на основе технологии LoRa, имеют открытую архитектуру и функционируют на базе протокола LoRaWAN. LoRa является модуляцией, которая позволяет выполнять передачу данных на дальние расстояния, за счет использования узкополосных сигналов в расширенополосном канале – такое решение минимизирует воздействие помех и одновременно создает оптимальные условия в режиме сигнал/шум. Протокол NB-IoT, кроме того, что функционирует в пределах лицензионного диапазона, для работы использует многостанционный доступ с частотным разделением каналов. Исходя из этих отличий, следует заметить, что в этой ситуации конкурентное преимущество будет зависеть от спектра задач. Например, для приложений IoT, которым требуется постоянная связь, предпочтительным будет сотрудничество с NB-IoT, но если учитывать фактор стоимости обслуживания, то первенство за LoRaWAN.

Важно отметить и тот факт, что устройства поддерживающие протоколы и LoRaWAN, и NB-IoT в спящем режиме расходуют мало энергии, в принципе, и по этому критерию они сопоставимы. Однако во время работы NB-IoT в синхронном режиме все кардинально меняется, и потери энергии возрастают, в отличие от показателей асинхронного протокола LoRaWAN. Но несмотря на такие различия, оба протокола отлично справляются с задачами, связанными с решениями, при которых требуется обеспечение автономной работы с высокой проникающей способностью в закрытых помещениях на протяжении длительного времени (в течение многих месяцев и даже лет).

Для пользователей, которым требуется формирование гибридной корпоративной сети, предпочтительным окажется выбор в пользу LoRaWAN, так как отсутствуют ограничения по передаче данных в зависимости от финансовых или договорных причин. Также нет и проблем, связанных с доступом к корпоративной сети, так как он может обеспечиваться за счет общедоступной сети LoRa, отличающейся открытой архитектурой. В отличие от нее, подключение к сети NB-IoT и использование ее возможностей доступно только в зонах с существующим покрытием сотовой связи, в другой ситуации потребуются большие затраты по развертыванию элементов системы или оплаты аренды операторам связи.

Кроме относительной стоимости доступа, следует обратить внимание и на проникающую способность этих двух протоколов: у LoRaWAN он выше и равен 165 дБ как для восходящей, так и для нисходящей линии. Соответствующие показатели для NB-IoT составляют от 145 до 169 дБ на восходящей линии и 151 дБ для нисходящей связи. При этом показатели могут корректироваться в зависимости и от класса самого используемого устройства.

Доля проникновения NB-IoT и LoRaWAN на мировом рынке

На данный момент экосистема LoRaWAN насчитывает более 120 сетей, которые охватывают почти 60 государств мира. Именно этот стандарт является доминирующим в таких странах, как США, Тайвань, Австралия, Нидерланды и во многих других. Доля NB-IoT ограничивается пока 90 сетями. Но в данном контексте важно обратить внимание на то, что по информации компании разработчика – LoRa Alliance, они уже сертифицировали почти 130 устройств, соответствующие показатели у NB-IoT не достигают и 50 единиц. Также постоянно растет и доля конечных устройств, поддерживающих протокол LoRaWAN и на данный момент их уже больше 100 млн.

Таким образом, видно, что экосистема LoRaWAN значительно шире NB-IoT, что объясняется не только некоторыми явными техническими преимуществами, но и слаженной работой альянса, состоящего из 500 компаний, в которых разрабатываются ПО и производятся технические устройства для систем LoRa.

Варианты сосуществования NB-IoT и LoRaWAN

Учитывая тот факт, что и NB-IoT, и LoRaWAN работают на одном большом рынке интернета вещей, то вопрос об их взаимодействии закономерен и их совместное сосуществовании вполне возможно. В некоторых ситуациях они отлично могут дополнять друг друга, несмотря на конкуренцию между собой. Особого внимания заслуживают несколько ситуаций, в которых наиболее оптимальным может оказаться использование гибридных решений на базе двух технологий.

В первом случае усилия тандема потребуются для создания оптимального решения по учету и мониторингу различных энергоресурсов. Например, для учета потребления воды, газа и других ресурсов используются приборы учета с протоколом M-Bus, работающий на базе NB-IoT, и последний столкнулся с проблемой сокращения разработки новых решений для поддержки стандарта. Именно такое положение выводит LoRaWAN в качестве безальтернативного выбора в данной ситуации, особенно учитывая тот факт, что этот протокол позволяет легко подключать большое количество счетчиков и других конечных устройств за счет разветвленной и открытой архитектуры LoRa.

Вторая ситуация, связанная с необходимостью сотрудничества двух протоколов, сопряжена с проблемой слежения за подвижными активами, расположенными в разных местах, регионах и странах. Проблема возникает из-за неравномерности развития сетей и превалирования одой из них на определенных территориях.

Особенно интересным одновременное использование двух протоколов может быть для производителей различных товаров, занимающихся внедрением специальных решений по организации удаленного управления и мониторинга. Такой тандем позволяет более рационально и эффективно использовать возможности каждого из протоколов, добиваясь при этом большей гибкости и функциональности. Например, возможности NB-IoT при дистанционном управлении лучше использовать только для решения оперативных задач, а для работы в штатном (основном) режиме предпочтительнее оказывается LoRaWAN, как оптимальная технология с точки зрения срока службы батареи для автономного питания.

Вместо заключения. NB-IoT против LoRaWAN: основные преимущества и недостатки технологий

Для наглядности, показать преимущества протоколов NB-IoT и LoRaWAN лучше, сравнивая их основные технические возможности и характеристики, а также доступность и удобство использования.

Сложности развертывания сетей и проблемы синхронизации

Исходя из того, что NB-IoT является по сути стандартом сотовой связи, то для создания сетей с поддержкой этого протокола требуются значительные капиталовложения, поэтому этот фактор существенно ограничивает область применения, оставляя эту сеть доступной и привлекательной только для крупных игроков сотовой связи. Потребуется также и получение лицензии, которая не нужна для развертывания сетей LoRa.

Сложности с использованием протокола NB-IoT возникают и из-за проблем с синхронизацией, которая является обязательным условием для нормального функционирования сети, так как все устройства должны быть готовы к передаче данных в любой момент. Это приводит к тому, что батарея быстрее теряет заряд. Для протокола LoRaWAN таких условий нет, так как передача данных выполняется только в тот момент, когда «есть что отправлять», все остальное время конечные устройства находятся в спящем режиме, что позволяет экономить заряд энергии.

Затраты на развертывание сетей

Как правило, развитием систем на базе NB-IoT занимаются крупные операторы связи, имеющие собственную разветвленную сеть, для других игроков рынка эта технология малопривлекательна, так как требует больших капитальных затрат на начальном этапе. Для сравнения, строительство сетей на базе LoRa не имеется строгих ограничений и, кроме того, данная технология позволяет создавать гибридные модели для корпоративных нужд. Таким образом, внутри системы создается возможность для реализации различных проектов по типу «умный дом», «умная фабрика» и т.д., а для внешних контактов далее используется основная сеть. Для протокола NB-IoT такие возможности недоступны.

Обращает на себя внимание и разница в цене модулей, используемых для развертывания сетей. В среднем стоимость развертывания NB-IoT превышает в 2-3 раза стоимость аналогичных работ для LoRa. Кроме того, широкий охват территорий, характерный для LoRa дополнительно позволяет сократить эти расходы: например, для города–миллионника понадобиться всего 8-10 базовых станций, при этом стоимость каждой из которых составляет от $1 до $1,5 тыс.

Пропускные полосы и скорость для передачи данных

По пропускной способности NB-IoT имеет преимущество перед LoRaWAN. Эти показатели у NB-IoT равны 180 кГц, у LoRa требуется всего 125 кГц. Но LoRaWAN обгоняет по скорости передачи данных: от 300 бит/с до 50 Кбит/c. Аналогичный показатель для NB-IoT равен 200 бит/c, но для устройств сети LoRaWAN чаще всего требуется приблизительно 11 Кбит/c. Таким образом, можно сделать вывод, что для более «быстрых» приложений предпочтительнее NB-IoT.

Области применения NB-IoT и LoRaWAN

Если требуется регулярная отправка данных или сообщений, то лучшим выбором будет NB-IoT, именно его решения являются более привлекательными для работы с приложениями, требующими минимальные интервальные задержки. В остальных случаях выбор за LoRaWAN, он наиболее подходящий вариант для ситуаций, при которых нет строгих требований к скорости передачи и объему данных.