LoRa vs NB-IoT: сравнение технологий связи

Что такое LoRa и NB-IoT

LoRa — это технология беспроводной связи, работающая в нелицензируемых спектрах частот, как правило, в диапазонах ISM — промышленных, научных и медицинских. Эти полосы частот предназначены для связи на большие расстояния с низким энергопотреблением, что делает их оптимальными для IoT-устройств, развернутых в отдаленных районах. LoRa часто реализуется с использованием протокола LoRaWAN, который управляет связью между конечными устройствами и сетевым сервером.

NB-IoT основана на технологии сотовой связи, разработанной 3GPP (Проект партнерства третьего поколения). Она работает в лицензированных диапазонах спектра и предназначена для обеспечения IoT-устройств надежным и безопасным подключением. NB-IoT подходит для сетей, требующих высокой надежности данных и покрытия в городских условиях.

Спектр и диапазоны частот

Одно из важнейших различий между LoRa и NB-IoT — это спектр, в котором они работают. LoRa работает в нелицензируемых диапазонах, которые могут различаться в зависимости от региона. Например, 868 МГц в Европе или 915 МГц в Северной Америке. Использование нелицензируемого спектра делает LoRa более экономичной, но также подверженной помехам от других устройств.

NB-IoT, напротив, работает в лицензированных диапазонах, предлагая более стабильную и надежную связь. Использование лицензированного спектра также подразумевает лучший контроль над сетью, что снижает риск помех. Однако это сопряжено с более высокими расходами, связанными с лицензированием спектра.

Покрытие и диапазон

Сети на основе LoRa обладают сравнительно высокой дальностью действия. Они способны обеспечить покрытие до 15–20 километров в сельской местности (прямая видимость) и 2–5 километров в городских условиях. Это делает сети LoRa идеальными для проектов в отрасли сельскохозяйственного мониторинга, умный учет ресурсов и умные города.

NB-IoT сети могут обеспечить меньший радиус покрытия — до 10 километров в сельской местности. Однако этот тип сетей предлагает более высокую проницаемость сигнала. Это полезно в городских условиях, где устройства часто располагаются в подвалах, зданиях или других местах с плохим приемом сигнала.

Потребление энергии и срок службы батареи

Один из наиболее важных факторов при развертывании IoT-сетей — срок службы батареи. Особенно это важно для устройств, которые будут работать годами без обслуживания. 

Устройства LoRa известны своим сверхнизким энергопотреблением, некоторые устройства способны работать до 10 лет без замены или подзарядки батареи. Такой срок службы возможен благодаря настраиваемой скорости и мощности передачи данных в зависимости от расстояния до шлюза.

Устройства NB-IoT тоже считаются энергоэффективными, но они обычно имеют более короткий срок службы батареи по сравнению с устройствами LoRa. Это связано с тем, что в сетях NB-IoT необходимо, чтобы устройства поддерживали постоянное подключение к сотовой сети. Что приводит к более высокому потреблению энергии, особенно в условиях со слабым сигналом.

Скорость передачи данных и задержка

LoRaWAN оптимизирована для низких скоростей передачи данных — от 0,3 до 50 кбит/с. Это делает ее более подходящей для систем, требующих периодической передачи данных, таких как мониторинг окружающей среды или удаленный учет ресурсов.

NB-IoT предлагает более высокие скорости передачи данных — от 20 до 250 кбит/с, и меньшую задержку по сравнению с LoRa. Это делает NB-IoT более подходящей для использования в сетях, требующих более частой передачи данных или связи в реальном времени. Например, проекты умных городов или промышленная автоматизация.

Стоимость развертывания

LoRa обладает явным преимуществом с точки зрения затрат на инфраструктуру: устройства работают в нелицензируемом спектре и не требует дорогостоящих лицензий на рабочие частоты. Кроме того, стоимость шлюзов LoRa, обычно ниже по сравнению с базовыми станциями сотовой связи, что делает ее экономически эффективным решением для крупномасштабных развертываний IoT-сетей.

NB-IoT как технология сотовой связи нуждается в более высоких затратах, связанных с лицензированием спектра и развертыванием инфраструктуры. Однако для организаций, уже эксплуатирующих сотовую сеть, дополнительные затраты на развертывание NB-IoT сетей могут быть оправданы улучшенным покрытием, безопасностью и надежностью.

Безопасность

Безопасность — это одна из первостепенных задач при развертывании IoT-сетей. Сети на основе LoRaWAN используют шифрование AES-128 для обеспечения безопасности данных во время передачи. Однако поскольку LoRa-устройства работают в нелицензируемых диапазонах, они могут быть более восприимчивы к определенным типам атак по сравнению с технологиями лицензированного спектра.

Сети NB-IoT используют меры безопасности, присущие сотовым сетям: надежное шифрование, аутентификацию на основе SIM-карты и безопасный доступ к лицензированному спектру. Это делает NB-IoT более безопасным вариантом для сетей, требующих строгих мер безопасности.

Использование технологий

Выбор между LoRa и NB-IoT часто зависит от конкретного варианта использования и требований проекта. LoRa хорошо подходит для сетей, требующих связи на большие расстояния, низкой скорости передачи данных и низкого энергопотребления. Примерами служат удаленный учет ресурсов, интеллектуальное сельское хозяйство и мониторинг окружающей среды.

NB-IoT с ее лучшим покрытием, более высокой скоростью передачи данных и безопасным подключением идеально подходит для приложений в городских условиях, таких как интеллектуальная парковка, контроль логистики и промышленная автоматизация. Способность технологии проникать глубоко в здания делает ее особенно эффективной для использования внутри помещений.

Для предприятий и разработчиков понимание всех этих различий имеет важное значение при выборе оптимальной технологии связи. Независимо от того, является ли приоритетом максимальное время работы батареи, минимизация затрат или обеспечение надежного покрытия, как LoRa, так и NB-IoT предлагают выгодные решения, адаптированные к различным вариантам использования IoT-сетей. Каждая технология имеет свои сильные стороны, и лучший выбор будет зависеть от конкретных требований текущего проекта.