LPWAN против LoRaWAN: LoRaWAN лидирует среди технологий LPWAN?

LPWAN (глобальная сеть с низким энергопотреблением) технологии используют беспроводную связь для передачи данных по глобальной сети. Эта технология специально разработана для передачи сообщений на большие расстояния с низкой скоростью передачи данных.. Эти две особенности отличают технологии LPWAN от других беспроводных глобальных сетей, которые потребляют больше энергии и передают больше данных при подключении к пользователям.. Скорость передачи данных LPWAN варьируется от 0.4 Кбит / с в 40 Кбит / с на частоту.

Помимо использования LPWAN для создания частной беспроводной сенсорной сети, их также можно использовать в качестве сторонней инфраструктуры, которая позволяет пользователям датчиков устанавливать их в полевых условиях без обязательного использования технологии шлюза LPWAN..

В МОКОЛоРа, мы не зависимы от технологий. Мы рассмотрим ваш проект LPWAN против LoRaWAN IoT целостно и порекомендуем наиболее подходящую технологию для вашего конкретного приложения..

Технологии и платформы LPWAN

Некоторые из конкурирующих стандартов и продавцов технологий LPWAN::

• DASH7 – is a bi-directional firmware standard with a low latency that works over several LPWAN radio technologies such as LoRa.

• Chirp spread spectrum (CSS)

• Sigfox – It is based on the UNB технологии

• LoRa – It is a patented LPWAN technology that applies the chirp spread spectrum radio modulation.

• MIoTy – It is an LPWAN standard that implements telegram splitting technology.

• Weightless – It is an open standard that applies the LPWAN narrowband technology.

Ультра-узкая полоса

Ультратонкая полоса (UNB) это технология модуляции, используемая для технологий LPWAN различными компаниями, такими как;

• Sigfox – It is based on UNB technology.

• Weightless – It is a Weightless SIG set of communication standards.

• NB-Fi Protocol – WAVIoT Company developed it.

Другие

• DASH7 – It is a mode to development framework that uses wireless networks with low power. Эта платформа работает с несколькими стандартами беспроводной радиосвязи, такими как LoRa., LTE, 802.15.4грамм, и многое другое.

• LTE Advanced – It is an advancement of LTE infrastructures designed by the 3GPP for connected things

• MySensors – It is a do-it-yourself home automation framework that supports various radios such as LoRa.

• NarrowBand IoT (NB-IoT) – It is a 3GPP LPWAN standardization effort applied in cellular networks

• Random phase multiple access (RPMA) – is an LPWAN standard used in GE’s AMI metering. Он основан на вариациях технологии CDMA для сотовых телефонов., хотя он применяет нелицензионный спектр 2,4 ГГц.

• Byron – It is from the Taggle Systems in Australia.

• Wi-SUN – This platform is based on IEEE 802.15.4g.

Основные функции LPWAN

1. Long-range – In rural areas, технологии LPWAN активно работают в радиусе более десяти километров и менее километра в городских условиях.. Он обеспечивает оперативную передачу данных в ранее недоступных внутренних и подземных помещениях..

2. Low power – LPWAN is optimized to consume low power. Его трансиверы используют небольшие, дешевые батареи, которых хватит на 20 годы.

3. Бюджетный: Поскольку LPWAN имеет низкий рабочий диапазон, сводит к минимуму требования к инфраструктуре в сочетании со звездообразной топологией. Это снижает затраты на сеть, так как она также не требует лицензии., или лицензированные диапазоны снижают стоимость сетей.

4. Few access points – LPWAN needs fewer access points like base stations and gateways to cover vast regions like big cities or countries.

5. Enhanced propagation and penetration – The LPWAN technologies typically operate in an unlicensed spectrum under the Sub-GHz ISM-диапазон. Эта полоса имеет улучшенные характеристики распространения и лучшее покрытие в труднодоступных местах., позволяя проникать сквозь здания и стены.

Что следует учитывать при покупке LPWAN

Каждое приложение LPWAN IoT имеет определенные потребности. Всегда учитывайте следующие факторы, чтобы подтвердить, что вы выбираете подходящие технологии LPWAN для своего IoT-проекта..

а) Service quality – The key guarantee to an exceptional QoS and industrial-grade reliability is the high data reception rate. Это достигается за счет помехоустойчивости технологий LPWAN, работающих в безлицензионном спектре..

б) Scalability – It is essential to have an extensive network capacity to expand future networks and an incredible number of end devices. Один из основных указателей, на который следует обратить внимание, - это количество устройств и ежедневных сообщений, которыми может управлять конкретная базовая станция..

c) Battery life – Consumption of low-power considerably minimizes the total ownership cost, а также помогает в достижении устойчивых бизнес-целей в сетях удаленных датчиков..

d) Mobility – It is essential to have end nodes that transmit data at high speeds, обеспечение доступа к основным приложениям Интернета вещей, таким как телематика для автопарков и безопасность рабочих.

е) Security – Ensure that your LPWAN technologies has multi-layer encryption with robust authentication and identification systems that safely integrate and transmit data.

ж) Public vs private network – Private LPWA systems are more flexible network coverage and design, в то время как общедоступные системы LPWA регулярно вызывают озабоченность по поводу конфиденциальности данных.

грамм) Propriety vs standard – Standard solutions are better as they ensure long-term interoperability and reliability with other IIoT network components while at the same time evading the problems of vendor lock-in.

Важность стандартизации

Стандартизация - одна из основных составляющих надежной сети LPWAN и IoT.. Он предоставляет требовательную, но четкую техническую основу, сертифицированную организациями по разработке стандартов, такими как 3GPP., ПОИСК, IETF, IEEE, и многое другое. Стандартизированная технология предлагает различные преимущества, такие как улучшенное качество и надежность., давняя совместимость, эластичность изобретения, и универсальная масштабируемость.

В области LPWAN есть две технологии, которые успешно работают в сфере стандартизации..

• Telegram Splitting technology – This technology is for the Low Throughput Networks and is centred on the ETSI standard.

• Cellular LPWAN – This technology is based on the 3НЕ ВАЖНО стандарты.

Другие промышленные союзы, поддерживающие стандартный рост, были созданы вокруг запатентованных решений LPWAN.. тем не менее, эта борьба не санкционирует устойчивость технологии и не может охватить весь сетевой стек, как в Альянс ЛоРа.

Сравнение лицензионных и нелицензионных сетей LPWAN

В лицензированных сетях LPWAN применяется лицензированный радиочастотный спектр, работающий в неограниченных сетях.. Он поддерживает стандарты 3GPP и GSM.. Эти стандарты улучшают то, как устройства LPWAN перемещаются из одной сети в другую, поскольку это способствует мобильности сети.. Кроме того, использование лицензированной LPWAN дает подключенному устройству более высокий уровень исключительности для подключения. Это повышает его надежность и безопасность.. Некоторые типы лицензированных LPWAN - это узкополосный Интернет вещей. (NB-IoT) и LTE-M.

С другой стороны, нелицензированные LPWAN применяют нелицензированный радиочастотный спектр. Его могут использовать все без исключительности. Unlicensed LPWAN isn’t built to handle continuous movements at high speeds. Вместо, он подходит для приложений, например, в областях, где требуется нелицензированная сеть LPWA для единственного привода для подключения устройств в этом регионе и в местах, где общедоступная система LPWA недоступна. Пример нелицензионного LPWAN - LoRaWAN..

LPWAN против LoRaWAN: Какая технология является ведущей на текущем рынке?

В настоящее время, рынок LPWAN все еще находится на начальной стадии. Он характеризуется высокой степенью сетевого следа и дезинтеграции технологии, которая все еще далека от мировых технологий.. тем не менее, аналитики рынка предполагают, что это будет незамедлительно объединено вокруг некоторых важных технологий. В 2017, в Технология LoRa был мировым лидером по развертыванию как общедоступных, так и частных сетей.

Однако, Ожидается, что LoRa станет самой быстрорастущей технологией к концу 2022. Аналитики рынка ожидают, что LoRa обгонит NB-IoT по количеству подключенных устройств; следовательно, он, вероятно, станет ведущей технологией LPWAN. С другой стороны, LoRa по-прежнему будет ведущим провайдером частной сети. Оба LoRa и NB-IoT представлять вокруг 70 % публичных и частных сетей на текущем рынке. более того, Ожидается, что LoRa увеличит свою долю рынка примерно до 85% к концу 2027.

Ограничения LPWAN

Хотя технологии LPWAN имеют значительные преимущества при их применении, у него также есть некоторые ограничения. Эти ограничения включают;

а) LPWAN transmits much less data than other technologies – The data rates of LPWAN technologies mostly range from 100bps to 10s of Kbps. Такие низкие скорости делают технологию непригодной для приложений средней мощности.. Устройства, которые непрерывно передают большие объемы данных между датчиками с малой задержкой, требуют для полноценного функционирования сетей с большей пропускной способностью..

б) Interference and errors – As most LPWAN protocols are conveyed over unlicensed LPWAN frequency bands, они рискуют столкнуться с ошибками и помехами при обмене данными. Например, среда розничной торговли иногда испытывает помехи, когда в ее настройках сосуществуют считыватели RFID.

c) Underdeveloped coverage – LPWAN coverage is comparatively underdeveloped compared to the other technologies. Большинство операторов сотовой связи разработали разветвленные сети, которые легко поддерживают Интернет вещей.. Для полной поддержки приложений LPWAN IoT, операторы сотовой связи сталкиваются с серьезными препятствиями, которые им необходимо преодолеть.. Кроме того, операторы сотовой связи придерживаются строгих руководящих принципов в отношении инфраструктуры, которые относительно дороги, while LPWAN operators aren’t subject to synchronized tower properties.

История технологий LPWAN

Появление LPWAN на рынке восходит к концу 1980-х годов.. Это было после того, как ADEMCO построила сеть с низким уровнем передачи данных., используется для наблюдения за панелями сигнализации. Компания Motorola также представила ARDIS. (низкоскоростная обширная сеть) используется в процессах отслеживания транзакций и автоматизации продаж за тот же период. Хотя эти нововведения отличаются от нынешних LPWAN, они по-прежнему служат предшественниками новых технологий.

С появлением 2G в 1990-х гг., большинство операторов сотовой связи могут передавать данные вместе с голосом на большие расстояния. Кроме того, спрос на Интернет быстро рос с течением времени, подталкивая компании к использованию возможностей подключения на своих устройствах. Эта тенденция привела к появлению недорогих, решения для беспроводной связи с низким энергопотреблением, такие как LPWAN.

В последнее время, LPWAN стали одним из решений. Sigfox была первой технологией LPWAN, представленной на рынке французской компанией в г. 2009. Эта технология смогла более эффективно интегрировать приложения реального времени, чем предыдущие радиотехнологии.. Сегодня, LPWAN LoRa запатентован и широко используется более чем в 57 стран мира.

Позже после 3 годы, Semtech представила протокол LPWAN LoRa, который работает в нескольких нелицензируемых диапазонах в зависимости от его местоположения.. Вместо разработчиков, использующих уже существующую инфраструктуру, они могут использовать LoRa для настройки своих глобальных сетей. Это привело к появлению некоторых публичных провайдеров LoRaWAN, таких как The Things Network., Билл, и machineQ.

В настоящее время, различные компании устанавливают LPWAN для нескольких приложений, где большинство из них активно участвует в LoRa Alliance. Альянс LoRa был создан в марте. 2015 способствовать торжеству протоколов LPWAN. Это благотворительная ассоциация с более чем 500 члены организации.

Существуют ли технологии LPWAN на основе ячеистых сетей??
Вкратце, ячеистые сети не могут быть отнесены к сетям LPWAN. Mesh-сети спроектированы с взаимосвязанными веб-узлами, каждый из которых независимо распространяет радиосигналы.. Ячеистые сети состоят из трех компонентов, которые работают вместе для передачи данных от одного беспроводного датчика к другому.. Эти компоненты ячеистой сети; шлюзы, конечные точки, и повторители. тем не менее, Ячеистая технология энергонезависима и лучше подходит для использования в устройствах, которые отправляют данные на средние расстояния..

Взаимосвязь LPWANS и Интернета вещей
LPWAN станут более важными, поскольку пространство Интернета вещей, вероятно, будет быстро расти.. Несколько устройств LPWAN в различных отраслях и сферах работают вместе, чтобы компьютеризировать свою функциональность., минимизировать операционные расходы, и поднимитесь на большую высоту производительности.

Существует потребность в беспроводных сетях, которые могут быстро передавать данные на большие расстояния при меньшем потреблении энергии.. Кроме того, компаниям, устанавливающим устройства IoT, требуются экономичные решения, которые одновременно эффективно подключают несколько датчиков к Интернету.. Или иначе, most exciting IoT applications won’t be realistic.

Влияние 5G на LPWAN
Следующая революция в беспроводной сотовой связи - 5G. Технологии обещают исключительную скорость передачи данных при минимальных затратах и ​​задержках.. Таким образом, за счет производительности 5G, технология откроет невероятные технологические инновации.

Кроме того, технология 5G призвана значительно улучшить возможности подключения к Интернету вещей и увеличить количество беспроводных датчиков, которые могут быть одновременно подключены к Интернету и друг к другу.. Важность технологий LPWAN, вероятно, будет расти с расширением покрытия 5G..

Приложения LPWAN
Ниже приведены различные варианты использования технологий LPWAN..

Электрический учет

LPWANS могут применяться в учете электроэнергии.. Компании на рынке электросчетчиков обычно нуждаются в регулярной связи., высокие скорости передачи данных, и меньшие задержки. По сути, для этих электросчетчиков LPWAN не требуются батареи с длительным сроком службы или более низкий уровень энергопотребления, поскольку они имеют бесперебойный источник питания.. Для компаний электросчетчиков, чтобы принимать мгновенные решения, такие как прерывания, грузы, и отключения, им требуется сетка в реальном времени для мониторинга.

Умное сельское хозяйство

LPWAN также используются в сельском хозяйстве.. Здесь, Технологии LPWAN должны иметь сенсорные устройства с длительным временем автономной работы. Эти сенсорные устройства значительно повышают урожайность и минимизируют потребление воды.. Устройства также регулярно обновляют данные, которые они воспринимают, каждый раз, когда они испытывают какие-либо изменения в условиях окружающей среды..

Автоматизация производства

В автоматизации производства, LPWAN контролируют оборудование в реальном времени, Таким образом повышается эффективность за счет возможности дистанционного управления и значительно улучшается промышленная производственная линия.. В автоматизации производства существует несколько типов коммуникаций и датчиков.. LoRa - идеальное решение для приложений, которым требуются долговечные батареи и недорогие датчики для мониторинга и отслеживания активов..

Умное здание

Датчики LPWAN IoT в умных зданиях для обеспечения безопасности, температура, влажность, электрические розетки, и поток воды развернуты, чтобы предупредить управляющих недвижимостью. Эти датчики также помогают предотвратить повреждения и оперативно реагировать на запросы без необходимости наличия ручного монитора здания.. Для этих датчиков требуются дешевые устройства LPWAN Technologies с долговечными батареями..

Пункты розничной торговли

LPWAN используются в системах точек продаж, которым требуются услуги гарантированного качества.. Эти системы обеспечивают регулярную связь; следовательно, они построены с постоянным источником электроэнергии.. Им настоятельно необходима яркая низкая задержка, которая не ограничивает количество совершаемых транзакций..

Логистика слежения за поддонами

В настоящее время, LPWAN применяются при отслеживании логистических поддонов для определения местонахождения и состояния товаров.. Каждая логистическая компания должна иметь свою систему LPWAN Technologies, чтобы гарантировать гарантированное покрытие своих объектов.. Приложение для отслеживания логистических поддонов является прекрасным примером решения гибридного развертывания.. Для этого требуются дешевые устройства с долговечными аккумуляторами, и его можно легко развернуть на всех транспортных средствах..

Безопасность технологий LPWAN

Все инфраструктуры LPWAN IoT сталкиваются с рядом проблем, связанных с безопасностью. Интернет вещей расширяет платформу атак из-за относительно большого времени передачи и больших диапазонов подключения.. Каждая технология обеспечивает обмен данными с помощью своих мер безопасности, поскольку все они подвержены риску потенциальной уязвимости..

LoRA обеспечивает безопасность, используя метод шифрования AES-128.. Этот метод предлагает несколько уровней шифрования в LoRaWAN.. LoRa использует ключи приложений и сеть для безопасной передачи своих пакетов в сеть.. Ключи сеанса сети и приложения создаются с использованием 128 бит ключ приложения AES (Ключ приложения).

The Network session key shared by the network server and end devices is responsible for generating and verifying the message integrity code that warrants the message’s integrity. Кроме того, ключ сеанса сети можно использовать для разработки уникальных подписей для каждого устройства. Сеансовый ключ приложения выполняет шифрование и дешифрование данных.. Операция XOR шифрует каждое сообщение. Кроме того, он генерирует зашифрованную полезную нагрузку, используя поток ключей, созданный ключами сеанса сети и приложения., вместе со счетчиком сообщений восходящего и нисходящего каналов.

Лора дает одинаковую длину сообщения до и после шифрования, и это дает злоумышленнику шанс восстановить основной поток сообщений из зашифрованных сообщений.. Даже с механизмом безопасности, установленным для устройств LoRa, эти устройства все еще уязвимы для глушения, червоточина, и повторить атаки.

Будущее технологий LPWAN

Хотя LPWAN имеют важные преимущества и возможности, у них все еще есть несколько серьезных проблем и связанных с ними факторов риска. LTE-M и NB-IoT, Оба стандарта являются стандартами сотовой связи, разработанными несколькими ведущими отраслями, такими как Nokia и Qualcomm., являются одним из основных рисков для LPWAN.. Эти сети могут быть легко модернизированы и развернуты в сетевом сотовом программном обеспечении такими крупными операторами, как Verizon и AT.&T с одним щелчком переключателя. Это позволяет сотовым компаниям эффективно обслуживать свои узкополосные приложения за счет переформатирования голосовых частот GSM без необходимости в дополнительном оборудовании..

What’s better is that these cellular companies can still articulate this using the same achievable price point when they wish to do so. Сотовые компании, скорее всего, будут продавать LTE-M крупным компаниям, которые используют большие объемы мобильных данных и голосовых услуг.. Поскольку операторы сотовой связи собирают огромные суммы долларов в контрактах на мобильные телефоны, им по-прежнему нужно предоставлять дешевые недорогие услуги передачи данных. Это может дать им возможность украсть некоторые из них, если они будут реализовывать это в качестве своей стратегии.. Предпочтительно, провайдеры сотовой связи должны стараться предлагать больше, чем просто транспортировка данных. Если участники LoRa Alliance разработают целевые приложения, Возможности LTE-M никогда их не сдвинут.

Как определить правильные технологии LPWAN

При выборе подходящих технологий LPWAN для вашего IoT-проекта важно учитывать несколько факторов.. Эти три основные проблемы, которые вы должны принять во внимание:;

Потребляемая мощность

Важно учитывать количество дней, в течение которых ваши датчики будут находиться в поле при питании от батареи.. Также, подумайте, будут ли устройства использоваться на открытом воздухе, даже в зимние дни, и как часто ваши датчики должны будут передавать данные.

Связь

Имейте в виду диапазон, охватываемый коммуникациями., количество данных, необходимых для отправки каждого сообщения, и географическое расположение устройств. более того, подумайте, предпочитаете ли вы аутсорсинг обслуживания и инфраструктуры вашей сети или будете ли вы лично контролировать свою сеть и данные, которые передаются по ней..

Мобильный или стационарный

Подумайте, будут ли ваши устройства статичными при постоянном расстоянии между шлюзом LPWAN или ваши устройства будут перемещаться, а их инфраструктура будет покрывать все возможные местоположения..

Все сети LPWAN имеют разные достоинства и недостатки по стоимости., власть, и власть. МОКОЛора имеет Решения LoRaWAN для мониторинга местоположения,мониторинг температуры и влажности, который идеально подходит для использования на больших площадях, таких как фермы, кампусы, или города, требующие передачи небольших объемов данных.