Esineiden Internet (IoT) mullistaa myös tulevaisuudessa ne tavat, joilla olemme yhteydessä ja vuorovaikutuksessa laitteittemme kanssa. Älykkäiden ratkaisujen luomista varten on lukuisia verkkovaihtoehtoja ja puhutuimpia vähävirtaisia LPWAN-verkkoja (Low Power Wide Area Network) ovat NB-IoT ja LoRaWAN™.

Matkapuhelininfrastruktuuria hyödyntävä laitteiden ja pilvipalveluiden välistä pitkän matkan tiedonsiirtoa varten kehitetty NB-IoT on yhteensopiva LTE-matkapuhelinverkkojen kanssa. LoRaWAN käyttää alle gigahertsin lupavapaita radiotaajuusalueita LPWAN-tietoliikenteeseen anturien, verkkoon ja pilvipalveluiden sovelluspalvelimiin yhdistettyjen reitittimien välillä. Semtechin kehittämät LoRa-laitteet ja langaton radioteknologia (LoRa) on nopeasti muodostumassa IoT:n de facto -alustaksi, jonka pitkä kantama ja vähäinen tehontarve mahdollistavat laajan valikoiman ratkaisuja monilla aloilla.

IoT-tekniikassa on kyse ongelmien ratkaisemisesta ja tehokkuuden parantamisesta oikeanlaisella tekniikalla. Oman IoT-sovelluksen luomisessa on otettava huomioon monenlaisia tekijöitä, kuten käytettävä LPWAN-yhteys. Seuraavassa olemme vertailleet LoRaWAN- ja NB-IoT-tekniikkaa rinnakkain.

1. Ekosysteemi:

• LoRaWAN-tekniikkaa hallinnoi ja kehittää LoRa Alliance™. Se on avoin, voittoa tavoittelematon yhdistys, jossa on yli 500 jäsentä. Yhdistyksen jäsenet toimivat tiiviissä yhteistyössä ja jakavat kokemuksia edistääkseen ja tukeakseen LoRaWAN-protokollan menestystä johtavana maailmanlaajuisena avoimena standardina suojattuja operaattoritasoisia IoT LPWAN -yhteyksiä varten.
• NB-IoT-tekniikkaa hallinnoi ja kehittää 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ja GSMA, kaksi televiestintäalan standardisoimisyhdistystä, joilla on yhteinen tavoite edistää matkaviestinverkkojen ja -laitteiden etuja.

2. Taajuusalue:

• LoRaWAN on optimoitu hyvin vähän virtaa käyttäviin pitkän kantaman sovelluksiin. Verkko toimii lupavapaalla alle yhden gigahertsin ISM-taajuusalueella, jota sekä verkko-operaattorit että laitevalmistajat voivat vapaasti hyödyntää.
• NB-IoT-käyttää matkapuhelinverkkojen taajuusaluetta, joka on optimoitu yksinomaan taajuusalueen tehokkuutta ajatellen, sillä tämän taajuusalueen kaistojen käytöstä perittävät lisenssimaksut ovat huomattavan suuria ja vain muutamilla toimijoilla on varaa maksaa niitä.

3. Toteutustilanne

• LoRa Alliancen mukaan LoRaWAN-tekniikkaa käyttää tällä hetkellä 121 julkista verkko-operaattoria 58 maassa. Niiden lisäksi LoRaWAN-tekniikkaa käytetään monissa yksityisissä yritysverkoissa.
• NB-IoT-, LTE- ja muita matkapuhelinverkkotekniikoita edustava GSMA ilmoittaa, että 40 maan odotetaan avaavan NB-IoT-verkkoja lähitulevaisuudessa.

4. Toteutusvaihtoehdot

• LoRaWAN-verkkojen toteutusvaihtoehdot ovat hyvin monipuoliset. Niitä voidaan asentaa yleisiin, yksityisiin ja hybridiverkkoihin, sekä sisälle että ulos. Kaupunkiympäristössä LoRaWAN-signaalit ulottuvat syvälle rakennusten sisälle, ja harvaan asutuilla aukeilla alueilla yhden reitittimen kantama voi olla jopa yli 40 kilometriä.
• NB-IoT käyttää LTE-matkaviestininfrastruktuuria. Se tarkoittaa, että verkot ovat ulkoisia julkisia verkkoja paikoissa, joissa on 4G/LTE-matkapuhelinverkon tukiasemamastoja. Tukiasemia ei ole helppo sijoittaa muualle, vaikka anturit olisivat tukiaseman kantaman ulkopuolella.

5. Protokolla

• LoRaWAN-protokolla sallii tietojen asynkronisen lähetyksen, joten tietoja lähetetään vain tarvittaessa. Tämä pidentää anturilaitteiden akunkestoa jopa kymmenellä vuodella, mikä pienentää akkujen vaihtokustannuksia.
• NB-IoT tarvitsee synkronisen yhteyden matkaviestinverkkoon riippumatta siitä, onko sillä tietoja lähetettävänä. Tämä verottaa huomattavasti anturilaitteiden akunkestoa, mikä lisää akkujen vaihtokustannuksia ja aiheuttaa monille käyttökohteille liiallisia kustannuksia.

6. Virrankulutus lähetyksessä

• LoRaWAN-tekniikkaa käytettäessä virrankulutus on 18 mA, kun lähetysteho on 10 dBm, ja 84 mA, kun lähetysteho on 20 dBm. Käytettävän radiomodulaation ansiosta LoRaWAN-tekniikan laitteita voidaan käyttää hyvin edullisilla akuilla ja paristoilla, esimerkiksi nappiparistoilla.
• NB-IoT-anturit kuluttavat virtaa noin 220 mA, kun lähetysteho on 23 dBm, ja 100 mA, kun lähetysteho on 13 dBm. Näin ollen ne vaativat toimiakseen enemmän virtaa, mikä tarkoittaa enemmän paristojen vaihtoja tai suurempia paristoja.

7. Virrankulutus vastaanotossa

• LoRaWAN-tekniikan ansiosta antureina voi käyttää materiaalikustannuksiltaan edullisempia ja akunkestoltaan parempia laitteita. Vastaanotossa noin 5 mA:n virrankulutuksen ansiosta LoRaWAN-tekniikan vaatima toimintateho on kaikkiaan 3–5 kertaa vähäisempi.
• NB-IoT-tekniikan virrankulutus vastaanotossa on noin 40 mA. Matkapuhelinverkon ja laitteen välinen tietoliikenne kuluttaa keskimäärin 110 mA, ja yhteys on käytössä kymmeniä sekunteja kerrallaan. Protokollan yleisrasitteella on huomattava vaikutus akunkestoon laitteissa, joiden käyttöikä on 3, 5 tai yli 10 vuotta.

8. Tiedonsiirtonopeudet

• LoRaWAN-tekniikan tiedonsiirtonopeus on noin 293 bps–50 kbps. LoRaWAN-protokolla säätää tiedonsiirtonopeutta dynaamisesti sen mukaan, mikä on anturin etäisyys reitittimestä, mikä optimoi lähetyksen kestoajan ja vähentää kaistankäyttöä.
• NB-IoT-tekniikassa suurin tiedonsiirtonopeus on 250 kbps, ja se sopii parhaiten suurta tiedonsiirtonopeutta (yli 50 kbps) vaativiin käyttökohteisiin, joissa on käytettävissä enemmän tehoa.

9. Linkkibudjetti

• LoRaWAN-yhteyden linkkibudjetti vaihtelee alueellisten paikallisten säädösten asettamien rajojen mukaan. Linkkibudjetti on parhaimmillaan 155–170 dB.
• NB-IoT-tekniikalla pientä bittinopeutta käyttävien anturien tukeminen vaatii huomattavan toistotehon. Linkkibudjetti on parhaimmillaan 164 dB.

10. Liikkuvuus

• LoRaWAN pystyy tukemaan liikkuvia antureita ja seuraamaan niitä niiden siirtyessä paikasta toiseen. Monissa sovelluksissa sen voi tehdä riittävällä tarkkuudella jopa ilman GPS-paikannusta.
• NB-IoT-tekniikan mahdollisuudet rajoittuvat tällä hetkellä solun uudelleenvalintaan valmiustilassa, mikä ei ole optimaalinen ratkaisu liikkuvien laitteiden seurantaan.

Alkuperäinen teksti on julkaistu englanniksi osoitteessa:
 https://blog.semtech.com/title-10-things-about-lorawan-nb-iot