مقایسه بین NB-IoT و LoRa
در حوزه اینترنت اشیاء فاکتورهای بسیاری از جمله هزینه نودها، هزینه شبکه، طول عمر باتری، نرخ اطلاعات ( throughput )، تاخیر، تحرک، رنج و پوشش دهی و مدل استقرار اهمیت پیدا می کند; هیچ تکنولوژی به تنهایی قادر نیست به طور همزمان نسبت به تمامی بخش ها پاسخگو باشد. تکنولوژی NB-IoT و LoRa هر کدام دارای ویژگی های فنی و تجاری مخصوص به خود می باشند که در زیر به بیان آن خواهیم پرداخت.
طیف، QoS و هزینه
LoRa در طیف فرکانسی بدون لایسنس و زیر 1GHz مورد استفاده قرار می گیرد، لذا برای کاربران آن، هزینه ای در این خصوص نخواهد داشت، در حالی که شبکه های NB-IoT و Cellula از باندهای لایسنس دار زیر 1GHZ استفاده می کنند. علت این امر آن است که باندهای فرکانسی زیر GHz یعنی بین 500MHz و 1GHz برای ارتباطات در فواصل زیاد، سایز شبکه و بهره وری از آنتن مناسب می باشد.
LoRaWAN از یک طیف بدون لایسنس( رایگان ) و یک پروتکل آسانکرون استفاده می کند از این رو از نظر طول عمر باتری و هزینه بهینه می باشد. از طرفی شبکه LoRa و LoRaWAN نمی توانند همانند شبکه Qos ، Cellular مشابه ارائه دهند. با وجود اینکه شبکه Cellular و NB-IoT از دیدگاه QoS بهینه هستند ولی از دیدگاه طول عمر باتری قابل مقایسه با LoRa نیستند.
طول عمر باتری و تاخیر در Downlink
در مورد طول عمر باتری دو جنبه مهم قابل بررسی است: مصرف جریان تجهیزات (پیک و میانگین) و نقش پروتکل.
LoRaWAN یک پروتکل آسنکرون مبتنی بر ALOHA می باشد، به این معنی که تجهیزات مادامی که در خواستی مطرح نشود می تواند استراحت کند.
به عنوان مثال تلفن های Cellular می بایست هر 1.5 ثانیه با شبکه سینک شوند. در مقایسه NB-IoT نیز اگرچه همزمانی اغلب کمتر اتفاق می افتد اما همچنان منظم می باشد که سبب می شود انرژی بیشتر از باتر ی استفاده نماید.
در حالی که مدولاسیونی که در شبکه cellular مورد استفاده قرار می گیرد از دیدگاه استفاده از طیف موثرتین است اما از دیدگاه تجهیزات انتهایی چندان کارآمد نیست.
در مدولاسیون Cellular به منظور ایجاد مدولاسیون به یک فرستنده خطی نیاز داریم و یک فرستنده خطی نیز در مقایسه با مدولاسیون غیر خطی به میزان بیشتر از پیک جریان نیاز دارد. این میزان جریان بالاتر از پیک، نیاز به باتری بیشتر و گرانتری دارد تا آن را پشتیبانی نماید.
خاصیت سنکرون یک شبکه Cellular فواید بسیاری در کاربردهایی که نیاز به تاخیر کوتاه در Downlink دارند ایجاد می نماید. NB-IoT همچنین می تواند برای کاربردهایی که نیاز به throughput دیتا بالاتری دارند نرخ اطلاعات بالاتری را ارائه نماید. LoRaWAN با پشتیبانی از کلاس B که به گونه ای طراحی شده است کهتاخیر Downlink را با بیداری تجهیزات در فواصل قابل برنامه ریزی کاهش دهد.
برای کاربردهایی با نیازمندی هایی همچون ارتباطات بسیار مکرر و تاخیر بسیار کوتاه یا حجم اطلاعات بالا، NB-IoT بهترین گزینه خواهد بود. اگرچه در کاربردهایی که نیاز به باتری با طول عمر بالا و هزینه بهبود یافته می باشد، LoRa بهترین گزینه است.
پوشش شبکه
یکی از فواید NB-IoT این است که زیر ساخت های موجود به منظور سرویس دهی، قابل ارتقا می باشد، اگرچه این ارتقا محدود به ایستگاهای پایه 4G/LTE می باشد و گران است. البته این استراتژی برای محیط های شهر پر تراکم که پوشش شبکه 4G/LTE دارند مناسب می باشد و برای نواحی روستایی و غیر شهر که چنین پوشش دهی وجود ندارد ایده آل نیست.
یکی از ویژگی های LoRaWAN قابلیت کار اجزای آن در مدل های اینترپرایز و خصوصی به خوبی های مدل های شبکه عمومی می باشد. در حالی که NB-IoT تنها محدود به مدل عمومی ایستگاه های پایه Cellular می باشد.
هزینه تجهیزات و شبکه
از دیدگاه تجهیزات انتهایی، پروتکل های LoRaWAN در مقایسه با NB-IoT ساده تر است و به آسانی با هزینه پایین قابل پیاده سازی است. همچنین مدولاسیون و پروتکل NB-IoT پیچیده تر است بنابراین هزینه راهکار را افزایش می دهد.
مثال های کاربردی
NB-IoT یا LoRa کدام بهتر است؟
کنتور برق
در بازار کنتورهای برق، کمپانی ها نوعا به نرخ بالای اطلاعات، ارتباطات مکرر و تاخیر کم نیاز دارند. از آنجا که کنتور برق به منبع انرژی دسترسی دارند، نیاز به توان خیلی کم و باتری با طول عمر بالا ندارند. از طرفی به مانیتورینگ پیوسته شبکه توزیه نیاز دارند، بنابراین آنها می توانند تصمیمات فوری بر اساس بار مصرفی، قطعی و دیگر وقفه ها داشته باشند. کنتور برق می تواند با کلاس C شبکه LoRaWAN به منظور داشتن تاخیر کم، اجرایی شوند، اما بخاطر نرخ داده مطلوب بالاتر و ارتباطات مکرر، NB-IoT بهترین گزینه برای اینگونه کاربرد ها می باشد. از آنجا که کنتورهای برق در بیشتر نواحی پر از جمعیت قرار دارند بنابراین برای کمپانی های Cellular آسان است تا با NB-IoT پوشش را فراهم کند و یا گارانتی نماید.
کشاورزی
در بخش کشاورزی، سنسورهای با هزینه خیلی پایین و با طول عمر باتری زیاد مطلوب می باشد. استفاده از سنسورهای رطوبت، دما و آلکالینیتی می تواند به میزان قابل توجه ای دستاوردها را افزایش دهد و مصرف آب را برای یکی از بزرگترین بازارهای جهانی کاهش دهد. سنسورها نیاز دارند اطلاعاتشان را در بازه های زمانی کوتاه در ساعت بروز کنند. LoRa و LoRaWAN برای این نیازمندی ها مناسب می باشند. به علاوه بسیاری از مزارع پوشش شبکه Cellular و 4G/LTE ندارند، بنابراین NB-IoT یک انتخاب قابل اعتماد نیست.
اتوماسیون تولید
مانیتورینگ به موقع ماشین آلات کارخانه می تواند هزینه های بخش نگه داری خط تولید را کاهش داده و نیز با کنترول از راه دور بهره وری را افزایش می دهد. انواع متفاوت سنسورها یا نیازمندی ها در اتوماسیون کارخانه ها وجود دارد. برخی از آن ها به ارتباطات مکرر و یک QoS تضمین شده نیاز دارند بنابراین NB-IoT بهتر از LoRa می باشد. برخی دیگر به سنسورهای با هزینه پایین با باطری با طول عمر بالا به منظور ردیابی تجهیزات، مانیتور موقعیت ها و شرایط نیاز دارند که در این خصوص LoRa مناسب می باشد. به دلیل تنوع زیاد نیازمندی ها برای این بخش هر دو تکنولوژی NB-IoT و LoRa می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.
ساختمان هوشمند
مانیتورینگ دما، رطوبت، امنیت، جریان آب و پریز های برق با استفاده از هشدارها و آلارمهایی که به طور مستقیم به موبایل متصل است می تواند ساختمان هوشمندی را طراحی کند تا از خسارات و مانیتورینگ دستی جلوگیری نماید. تمیز نمودن ساختمان نیز می تواند موثرتر انجام شود. از جمله نیازمندی های این سنسورها هزینه پایین به همراه باتری با طول عمر بالا می باشد. آنها نیاز به ارتباط مکرر یا یک QoS ندارند. بنابراین LoRa یک انتخاب بهتر برای این بخش است.
