LoRa vs NB-IoT: порівняння технологій зв’язку

Що таке LoRa й NB-IoT

LoRa — це технологія бездротового зв’язку, що працює в неліцензованих спектрах частот, як правило, в діапазонах ISM — промислових, наукових і медичних. Ці смуги частот призначені для зв’язку на великі відстані з низьким енергоспоживанням, що робить їх оптимальними для IoT-пристроїв, розгорнутих у віддалених районах. LoRa часто впроваджується з використанням протоколу LoRaWAN, який керує зв’язком між кінцевими пристроями та мережевим сервером.

NB-IoT заснована на технології стільникового зв’язку, розробленій 3GPP (Проєкт партнерства третього покоління). Вона працює в ліцензованих діапазонах спектра і призначена для забезпечення IoT-пристроїв надійним і безпечним під’єднанням. NB-IoT підходить для мереж, що вимагають високої надійності даних і покриття в міських умовах.

Спектр і діапазони частот

Одна з найважливіших відмінностей між LoRa і NB-IoT — це спектр, у якому вони працюють. LoRa працює в неліцензованих діапазонах, які можуть відрізнятися залежно від регіону. Наприклад, 868 МГц у Європі або 915 МГц у Північній Америці. Використання неліцензованого спектра робить LoRa більш економічною, але також схильною до перешкод від інших пристроїв.

NB-IoT, навпаки, працює в ліцензованих діапазонах, пропонуючи стабільніший і надійніший зв’язок. Використання ліцензованого спектра також передбачає кращий контроль над мережею, що знижує ризик перешкод. Однак це супроводжується більшими витратами, пов’язаними з ліцензуванням спектра.

Покриття

Мережі на основі LoRa мають порівняно високу дальність дії. Вони здатні забезпечити покриття до 15–20 кілометрів у сільській місцевості (пряма видимість) і 2–5 кілометрів у міських умовах. Завдяки цьому, мережі LoRa ідеальні для проєктів у галузі сільськогосподарського моніторингу, розумного обліку ресурсів та розумних міст.

NB-IoT мережі можуть забезпечити менший радіус покриття — до 10 кілометрів у сільській місцевості. Однак цей тип мереж забезпечує більшу проникність сигналу. Це корисно в міських умовах, де пристрої часто розташовуються в підвалах, будівлях або інших місцях з поганим прийомом сигналу.

Споживання енергії і термін служби батареї

Один із найважливіших чинників під час розгортання IoT-мереж — термін служби батареї. Це особливо важливо для пристроїв, які працюватимуть роками без обслуговування. 

Пристрої LoRa відомі своїм наднизьким енергоспоживанням, деякі пристрої здатні працювати до 10 років без заміни або підзарядки батареї. Такий термін служби можливий завдяки швидкості й потужності передавання даних, що налаштовується, залежно від відстані до шлюзу.

Пристрої NB-IoT теж вважаються енергоефективними, але термін служби батареї в них зазвичай коротший порівняно з пристроями LoRa. Це пов’язано з тим, що в мережах NB-IoT потрібно, щоб пристрої підтримували постійне під’єднання до стільникової мережі, що призводить до більшого споживання енергії, особливо в умовах зі слабким сигналом.

Швидкість передавання даних і затримка

LoRaWAN оптимізована для низьких швидкостей передавання даних — від 0,3 до 50 кбіт/с. Завдяки цьому, вона більше підходить для систем, які потребують періодичного передавання даних, як-от моніторинг довкілля або віддалений облік ресурсів.

NB-IoT забезпечує вищі швидкості передавання даних — від 20 до 250 кбіт/с, і меншу затримку порівняно з LoRa. Завдяки цим якостям, NB-IoT більше підходить для використання в мережах, що потребують частішого передавання даних або зв’язку в реальному часі. Наприклад, у проєктах розумних міст або промисловій автоматизації.

Вартість розгортання

LoRa має явну перевагу з точки зору витрат на інфраструктуру: пристрої працюють у неліцензованому спектрі і не вимагають дорогих ліцензій на робочі частоти. Крім того, вартість шлюзів LoRa зазвичай нижча порівняно з базовими станціями стільникового зв’язку, що робить її економічно ефективним рішенням для великомасштабних розгортань IoT-мереж.

NB-IoT як технологія стільникового зв’язку потребує більших витрат, пов’язаних із ліцензуванням спектра і розгортанням інфраструктури. Однак для організацій, які вже експлуатують стільникову мережу, додаткові витрати на розгортання NB-IoT мереж можуть бути виправдані поліпшеним покриттям, безпекою і надійністю.

Безпека

Безпека — це одне з першочергових завдань під час розгортання IoT-мереж. Мережі на основі LoRaWAN використовують шифрування AES-128 для гарантування безпеки даних під час передавання. Однак оскільки LoRa-пристрої працюють у неліцензованих діапазонах, вони можуть виявитися більш чутливими до певних типів атак порівняно з технологіями ліцензованого спектра.

Мережі NB-IoT використовують заходи безпеки, притаманні стільниковим мережам: надійне шифрування, автентифікацію на основі SIM-картки та безпечний доступ до ліцензованого спектра. Це робить NB-IoT безпечнішим варіантом для мереж, що потребують суворих заходів безпеки.

Використання технологій

Вибір між LoRa і NB-IoT часто залежить від конкретного варіанту використання і вимог проєкту. LoRa добре підходить для мереж, що потребують зв’язку на великі відстані, низької швидкості передавання даних і малого енергоспоживання. Прикладами слугують віддалений облік ресурсів, інтелектуальне сільське господарство та моніторинг навколишнього середовища.

NB-IoT з її кращим покриттям, вищою швидкістю передавання даних і безпечнішим під’єднанням ідеально підходить для застосунків, які використовуються у міських умовах, як-от інтелектуальне паркування, контроль логістики та промислова автоматизація. Здатність технології проникати глибоко в будівлі робить її особливо ефективною для використання всередині приміщень.

Для підприємств і розробників розуміння всіх цих відмінностей має важливе значення під час вибору оптимальної технології зв’язку. Незалежно від того, чи є пріоритетом максимальний час роботи батареї, мінімізація витрат або забезпечення надійного покриття, і LoRa, і NB-IoT пропонують вигідні рішення, адаптовані до різних варіантів використання IoT-мереж. Кожна технологія має свої переваги, і найкращий вибір залежатиме від конкретних вимог поточного проєкту.