Najważniejsze informacje o Sigfox i LoRa
- SigFox i LoRa to sieci Low Power Wide Area Networks (LPWAN), technologie transmisji o dużym zasięgu i niskim zapotrzebowaniu na energię, stosowane w ramach zastosowań IoT. Wyróżniają się tym, że wykorzystują nielicencjonowane pasma częstotliwości. Dlatego ich użytkowanie jest z reguły niedrogie.
- SigFox różni się od LoRa tym, że opiera się na istniejącej infrastrukturze. Może to być zaletą, ale także – na przykład podczas przesyłania wrażliwych danych – wadą.
- SigFox i LoRa nadają się do wielu zastosowań Smart City, podobnie jak wybrane rozwiązania trackingowe. Jednak przy użyciu obu technologii nie jest możliwe śledzenie w czasie rzeczywistym skradzionych przedmiotów, takich jak rowery lub e-bike’i.
Gdy mowa o technologiach transmisji w Internecie Rzeczy, obok LTE-M i NB-IoT często pojawiają się pojęcia SigFox i LoRa. Obie technologie LPWAN nie są nowe, ale różnią się od pozostałych.
Przede wszystkim różnią się od konkurencji jednym kluczowym aspektem: korzystają z nielicencjonowanego pasma częstotliwości. Ma to swoje zalety i wady.
IoT, LoRa, SigFox: definicje i właściwości
Co oznacza IoT?
O Internecie Rzeczy mówi się wtedy, gdy urządzenia lub maszyny są ze sobą połączone w sieć w taki sposób, że wymieniają dane i częściowo na podstawie tych danych wykonują działania. Znanym przykładem są technologie Smart Home. Na przykład czujnik mierzy temperaturę i przesyła dane pomiarowe do termostatu. Ten, w zależności od otrzymanych informacji, zwiększa lub zmniejsza ogrzewanie.
Krok dalej idzie tzw. Smart City, w której na przykład latarnie uliczne można zdalnie sterować. W przemyśle maszyny są łączone w sieć, aby optymalizować procesy produkcyjne. Również śledzenie mobilnych obiektów za pomocą GPS należy do obszaru IoT lub M2M (Machine2Machine). Już dziś odgrywa to Internet rzeczy odgrywa ważną rolę w wielu nowoczesnych społeczeństwach. W przyszłości jego znaczenie prawdopodobnie jeszcze wzrośnie.
Aby ta wymiana danych działała, oprócz elementów takich jak czujniki, urządzenia i serwery, niezbędna jest technologia transmisji. Dokładniej rzecz ujmując – jest ich kilka.
Chcesz dowiedzieć się więcej o IoT i M2M? Przeczytaj teraz nasz artykuł „Internet rzeczy, rower i śledzenie GPS: przyszłość jest połączona!” Szczegółowo wyjaśniamy w nim, co oznacza IoT, jak działają różne technologie łączności oraz jaką rolę odgrywa śledzenie GPS.
Technologie transmisji dla zastosowań IoT – co łączy SigFox i Lora
SigFox i LoRa to technologie transmisji wykorzystywane w Internecie Rzeczy do łączenia urządzeń w sieć i przesyłania danych. Często wymienia się je jednym tchem, ponieważ mają ze sobą wiele wspólnego.
- Oba należą do sieci Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Oznacza to, że charakteryzują się niskim zużyciem energii i dużym zasięgiem, ale mogą przesyłać jedynie niewielkie ilości danych. Tym różnią się od Bluetooth, EnOcean lub WLAN, które są wykorzystywane przede wszystkim w obszarze smart home do łączenia na krótkich dystansach oświetlenia, ogrzewania lub produktów z zakresu rozrywki.
- Ponadto LoRa i Sigfox korzystają z nielicencjonowanych pasm częstotliwości. Nie wiążą się z tym żadne opłaty licencyjne ani opłaty roamingowe. Nie oznacza to, że korzystanie jest zawsze bezpłatne – zależy to od tego, kto zapewnia wymaganą infrastrukturę. Jednak z reguły jest to rozwiązanie niedrogie.
Poza tymi podobieństwami istnieje kilka różnic.
Warto wiedzieć: Nielicencjonowane pasma częstotliwości różnią się w zależności od regionu. W Europie używa się innych częstotliwości niż w Azji czy USA.
Szeroko rozpowszechniona i wszechstronna – czym jest SigFox?
Hinter SigFox steht das francuskie przedsiębiorstwo o tej samej nazwie, założone w 2009 roku. Z dumą promuje ono swoją „sieć 0G” jako „the world largest IoT network”. Aby osiągnąć wysokie pokrycie, SigFox współpracuje z lokalnymi operatorami sieci w różnych krajach – i robi to z dużym powodzeniem. Według własnych danych standard w Niemczech osiąga 90-procentowe pokrycie i jest dostępny w 72 krajach. Niektóre duże firmy wykorzystują tę technologię na przykład do śledzenia towarów.
Jedna z zalet: ponieważ nie występują koszty częstotliwości, eksploatacja jest bardzo tania. SigFox ogranicza jednak transmisję danych do 140 transmisji dziennie oraz 12 bajtów na wiadomość. Ponadto klienci muszą zakupić nowy sprzęt, jeśli zmienią dostawcę. Wreszcie istnieją także inne potencjalne wady, które omówimy osobno.
Niezależne sieci do wymiany danych – czym jest LoRa?
LoRa to skrót od „Long Range”. Technologia została opracowana przez Semtech z Kalifornii, a jej upowszechnianiem zajmuje się LoRa Alliance – organizacja non-profit, która obecnie zrzesza około 500 firm.
Dygresja – różnica między LoRa a LoRaWAN:
Chociaż często używa się ich jako synonimów, LoRa i LoRaWan to nie to samo. Pierwsze oznacza „tylko” technologię radiową, LoRaWan odnosi się do kompletnej infrastruktury sieciowej. Kluczowymi elementami sieci LoRaWan są serwery, bramy (gateways) i czujniki. Podstawowe moduły oprogramowania są dostępne bezpłatnie.
Podobnie jak SigFox, LoRaWan jest skierowany do użytkowników, którzy chcą łączyć urządzenia na duże odległości i przesyłać niewielkie pakiety danych. W tym przypadku muszą jednak zbudować własną infrastrukturę lub współpracować z lokalnymi dostawcami. Dlatego standard ten jest stosowany przede wszystkim na obszarach o ograniczonym zasięgu.
Potencjalną zaletą LoRa jest wysoki poziom bezpieczeństwa danych. Dzięki własnej sieci LoRaWAN możesz mieć pewność, że krytyczne dane nie wydostaną się na zewnątrz. Masz zamknięty, samowystarczalny system. Jeśli zbudujesz całą infrastrukturę całkowicie samodzielnie, nie musisz też płacić nic za jej eksploatację.
Warto wiedzieć: W kontekście LoRaWan często pojawia się określenie „otwarty”. Nie jest to do końca poprawne, ponieważ do takiej sieci potrzebujesz odpowiedniego chipu firmy „Semtech”. A więc także w przypadku LoRaWan jesteś zależny od jednego dostawcy. Dochodzi do tego zależność od określonego sprzętu. W przypadku technologii transmisji wykorzystujących nielicencjonowane pasmo częstotliwości jest ona zazwyczaj bardziej wyraźna.
Do tych zastosowań nadają się Sigfox i LoRa
Niezależnie od tego, czy chodzi o NB-IoT, SigFox, LoRa czy LTE-M, każdy standard radiowy LPWAN jest odpowiedni do innych zastosowań.
Zastosowania dla SigFox
SigFox to bardzo wszechstronna technologia. Znajduje zastosowanie między innymi w następujących obszarach:
- Smart City: Dzięki połączeniu SigFox i czujników można zbierać dane pomiarowe, na przykład dotyczące wilgotności powietrza lub temperatury, oraz zdalnie monitorować instalacje wodne.
- Dostawcy mediów: Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej coraz częściej stawiają na tzw. Smart Metering. Oznacza to, że liczniki przesyłają dane o zużyciu bezpośrednio do dostawcy. Odpada czasochłonny odczyt. W tym obszarze SigFox wyróżnia się wysokimi standardami bezpieczeństwa oraz dobrą penetracją budynków. W końcu dane dotyczące zużycia energii elektrycznej nie powinny trafić w niepowołane ręce, a liczniki nierzadko znajdują się w piwnicy.
- Smart Farming: Również w nowoczesnym rolnictwie stosuje się czujniki i standardy łączności bezprzewodowej do pomiaru i przesyłania danych. Są to na przykład dane dotyczące wilgotności gleby lub temperatury. Rolnicy mogą na podstawie tych danych optymalizować procesy pracy, obniżać koszty i ograniczać stosowanie nawozów. W tym kontekście mówi się o Smart Farming.
- Tracking: Ostatecznie firmy wykorzystują SigFox do śledzenia towarów lub walizek. Jednak w tym kontekście standard ten jest dobrym wyborem tylko wtedy, gdy spełnionych jest kilka warunków. SigFox nie umożliwia bowiem śledzenia w czasie rzeczywistym.
Zastosowania dla LoRa
Również sieć LoRaWan doskonale sprawdza się w zastosowaniach Smart City, na przykład do
- Pomiary poziomu napełnienia koszy na śmieci
- Pomiar CO2-Zawartość, temperatura i wilgotność powietrza
- Wykorzystanie czujników parkowania do wyszukiwania miejsc parkingowych
Wewnątrz dużych budynków technologia ta uzupełnia na przykład Wi‑Fi. Jako Low Power Wide Area Network oferuje bowiem wymagany zasięg, aby przesyłać dane od piwnicy aż do 10. piętra i z powrotem.
Dodatkowo wyróżnia się dobrą penetracją budynków. Oznacza to, że na drodze między piwnicą a 10. piętrem nie przeszkadzają jej grube ściany. Dlatego sieć LoRaWan sprawdza się również wtedy, gdy chcesz przesyłać dane w hali przemysłowej.
Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, gdzie technologia jest z powodzeniem wykorzystywana? Przykłady zastosowań LoRaWan znajdziesz na stronie Strona internetowa LoRa Alliance.
Ważne: Korzystanie z wolnych częstotliwości w transmisji danych wprawdzie przynosi korzyści kosztowe. Jednak przepisy prawa wymagają, aby żadne urządzenie nie zajmowało więcej niż 1% pasma częstotliwości. Dlatego standardy wykorzystujące nielicencjonowane widmo częstotliwości nie nadają się do technologii alarmowych.
Podsumowanie
Jak widzisz, jeśli chodzi o przypadki użycia, istnieje wiele podobieństw między SigFox a LoRa. Mimo to oba rozwiązania różnią się w kluczowych aspektach.
To, co Sigfox ma przewagę nad LoRa, to przede wszystkim fakt, że opiera się na istniejącej infrastrukturze. Może to jednak być również wadą. Zwłaszcza gdy firmy lub organizacje przesyłają bardzo wrażliwe dane, zamknięta, autonomiczna sieć LoRaWan ma swoje zalety.
NB-IoT, LTE-M: Porównanie z innymi technologiami
Oprócz LoRa i SigFox w Internecie Rzeczy ton nadają dwa nowe standardy LPWAN: Narrowband-IoT i LTE-M. Oba wykorzystują licencjonowane pasmo częstotliwości i oba wyróżniają się wysokim zasięgiem sieci. Duże firmy technologiczne na rynku celowo przyspieszają ich rozwój.
SigFox i LoRa w porównaniu z NB-IoT
NB-IoT, czyli Narrowband-IoT, zostało opracowane przez 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Jest to współpraca organizacji normalizacyjnych na całym świecie. Podobnie jak SigFox i Lora, standard ten został stworzony jako LPWAN specjalnie dla IoT.
Do kluczowych cech NB-IoT należą następujące:
- Duży zasięg
- Niska przepustowość
- Niskie zapotrzebowanie na energię
- Wysoka penetracja budynków, również bez dodatkowych urządzeń, takich jak specjalna bramka gateway
Brzmi znajomo? Rzeczywiście NB-IoT pod wieloma względami przypomina SigFox. Ten standard również jest chętnie wykorzystywany w sieciach Smart City, do odczytu poziomów napełnienia lub w zastosowaniach mobilnych.
Kluczowe różnice między LoRa, SigFox i NB-IoT są następujące:
- Ponieważ NB-IoT bazuje na sieci LTE, wyróżnia się doskonałym zasięgiem sieci. Dotyczy to również zagranicy. Jeśli Narrowband-IoT nie jest dostępne w danym regionie, wiele modułów może w ramach rozwiązania zastępczego korzystać z sieci komórkowych 2G/3G lub LTE-M. Roaming z sieciami LoRaWan jest natomiast bardzo trudny, a z SigFox możliwy w ograniczonym zakresie.
- Jakość transmisji również zyskuje na tym, że NB-IoT korzysta z licencjonowanych sieci.
- NB-IoT ma lepszą penetrację budynków niż Sigfox i LoRa.
- Zużycie energii w Narrowband-IoT jest bardzo niskie.
NB-IoT jest przeznaczone do przesyłania niewielkich ilości danych. Są one jednak wystarczająco duże, aby na przykład przeprowadzić aktualizacje oprogramowania układowego w module.
Chcesz dowiedzieć się więcej o Narrowband-IoT? Przeczytaj nasz artykuł „Narrowband-IoT: właściwy standard lokalizatora GPS dla Twojego e-bike’a?” Szczegółowo wyjaśniamy w nim, co oznacza Narrowband-IoT, jakie zalety i wady ma ta technologia w porównaniu z innymi oraz do jakich zastosowań nadaje się technologia NB-IoT.
SigFox i LoRa w porównaniu z LTE-M
LTE-M to sieć Low Power Wide Area, która również bazuje na sieci LTE.
Charakteryzuje się następującymi właściwościami:
- duży zasięg
- dobra penetracja budynków
- niskie zużycie energii
- niski czas opóźnienia
- umożliwia również przesyłanie średnich pakietów danych
W bezpośrednim porównaniu LTE-M ma podobne zalety względem SigFox i LoRa jak NB-IoT. Dochodzi do tego jeszcze jeden aspekt: jako jedyna z dotychczas wymienionych technologii nadaje się do śledzenia mobilnych obiektów w czasie rzeczywistym. Wynika to z dwóch cech:
- Niskie opóźnienie: Transmisja w czasie rzeczywistym i wysokie opóźnienia wzajemnie się wykluczają. Dzięki LTE-M możliwe jest określenie, gdzie urządzenie znajduje się w danym momencie. Jeśli korzystasz z SigFox lub NB-IoT, musisz liczyć się z opóźnieniami.
- Handover: Tzw. handover ma zastosowanie, gdy urządzenia połączone w sieć przełączają się z jednej komórki sieci komórkowej do innej. LTE-M w takim przypadku utrzymuje połączenie. W przypadku innych technologii urządzenia muszą za każdym razem ponownie się zalogować, co z kolei powoduje opóźnienia.
Czas opóźnienia: Czas opóźnienia (latencja) opisuje czas, jaki upływa między wystąpieniem zdarzenia a pojawieniem się widocznej reakcji na nie.
Handover: Gdy urządzenie mobilne przełącza się do nowej komórki sieci radiowej bez przerywania połączenia, mówi się o „Handover” (angielski odpowiednik „przekazania”)
Dzięki tym właściwościom LTE-M jest chętnie wykorzystywane w zastosowaniach mobilnych, na przykład do śledzenia łańcucha dostaw. Dodatkowo LTE-M umożliwia transmisję głosu. Dlatego standard ten nadaje się do systemów alarmowych, na przykład w windach.
Jedyna wada na chwilę obecną: zasięg sieci LTE-M, a także NB-IoT, wciąż nie jest porównywalny ze starszą, rozbudowaną technologią G2. Zwłaszcza na obszarach wiejskich użytkownicy muszą liczyć się z lukami, które mogą negatywnie wpływać na działanie trackingu.
Warto wiedzieć: Technologie sieciowe, które opierają się na licencjonowanych pasmach częstotliwości i są wspierane przez duże przedsiębiorstwa telekomunikacyjne, mają jeszcze jedną ogólną zaletę: otrzymujesz odpowiedni sprzęt od wielu różnych dostawców.
Chcesz dowiedzieć się więcej o LTE-M? W takim razie przeczytaj nasz artykuł „LTE-M – nowa forma technologii IoT” LTE-M jest uznawany za kluczową technologię w obszarze IoT. W tym miejscu wyjaśniamy, dlaczego tak jest, czym różni się od innych standardów oraz do jakich zastosowań LTE-M nadaje się szczególnie dobrze.
Czy SigFox i LoRa nadają się do śledzenia rowerów elektrycznych?
SigFox oraz LoRa, a także LoRaWan, mają swoje uzasadnienie i w zależności od zastosowania mogą stanowić realną alternatywę dla innych standardów. Zwłaszcza LoRaWan jest przez wielu dostawców na rynku postrzegany nie tyle jako konkurencja, co jako uzupełnienie standardów wykorzystujących licencjonowane pasma częstotliwości.
A jak wygląda kwestia monitoringu w ramach ochrony przed kradzieżą? Tutaj oba rozwiązania nadają się tylko w ograniczonym stopniu ze względu na następujące wady:
Zbyt mały zasięg: SigFox jest wprawdzie dostępny w bardzo wielu miejscach, a tendencja jest rosnąca. Długofalowo jednak technologie wykorzystujące istniejącą infrastrukturę mają pod tym względem przewagę. W przypadku ochrony przed kradzieżą ta cecha ma kluczowe znaczenie. W końcu nawet najlepszy lokalizator GPS na nic się nie zda, jeśli nie odbiera sygnału.
Podatność na zakłócenia: Technologie transmisji działające w otwartych pasmach częstotliwości są bardziej podatne na zakłócenia niż te, które opierają się na licencjonowanych częstotliwościach.
Opóźnienia: Podobnie jak NB-IoT, SigFox i LoRa nie nadają się do przesyłania danych lokalizacyjnych w czasie rzeczywistym.
Oznacza to: sieci SigFox i LoRaWan można wykorzystywać do śledzenia urządzeń mobilnych, jednak tylko wtedy, gdy ciągła transmisja w czasie rzeczywistym nie jest kluczowa. Jeśli chcesz w regularnych odstępach informować klientów, gdzie znajduje się np. ich walizka, SigFox może być alternatywą. Jeśli chcesz dać im możliwość namierzenia skradzionego roweru lub e-bike’a, to rozwiązanie nie jest optymalne.
Mimo to są dostawcy, którzy wykorzystują SigFox lub LoRaWan do ochrony przed kradzieżą. Odradzamy Ci takie rozwiązanie. W końcu istnieje alternatywa, która niezawodnie powie Ci, gdzie dokładnie w tej chwili znajduje się Twój pojazd.
Technologia 2G: nadal najlepszy standard w zakresie śledzenia GPS jako zabezpieczenia antykradzieżowego
Jeśli ani SigFox, ani LoRa lub LoRaWan nie nadają się do śledzenia GPS rowerów elektrycznych, to jakie jest właściwe rozwiązanie?
Aktualnie jest to technologia, o której jeszcze nie rozmawialiśmy: 2G. Ten standard to prawdziwy „oldschool”. W końcu istnieje od lat 90. Dzięki temu pod względem zasięgu sieci (wciąż) wyprzedza wszystkie inne technologie radiowe w obszarze IoT. To, że za pomocą 2G można przesyłać tylko bardzo małe pakiety danych, nie ma większego znaczenia dla GPS-trackingu pojazdów.
Dlatego PowUnity stawia na ich GPS-Tracker do rowerów elektrycznych w oparciu o 2G – dla bezpieczeństwa i śledzenia w czasie rzeczywistym bez kompromisów oraz ochrony przed kradzieżą bez luk.
Podsumowanie – LoRa i Sigfox
Ostatecznie w 2021 roku trudno przewidzieć, jaką rolę LoRa od Semtex i SigFox będą w przyszłości odgrywać w Internecie Rzeczy.
Oba mają zalety – od niskich kosztów po możliwość zbudowania własnej sieci dla (krytycznych) danych. Oba są z powodzeniem wykorzystywane w różnych zastosowaniach IoT, od Smart Cities po tracking w branży logistycznej oraz łączność w rolnictwie. Częściowo uzupełniają inne sieci Low Power Wide Area Networks swoimi specyficznymi właściwościami. Każdy standard ma też własne lobby, jak na przykład LoRa Alliance, oraz swoich fanów.
Nie ulega jednak wątpliwości, że w porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami LPWAN, takimi jak NB-IoT lub LTE-M, występują istotne wady. Należą do nich ograniczony zasięg sieci, częściowa podatność transmisji na zakłócenia oraz fakt, że przy zmianie dostawcy sprzęt zazwyczaj musi zostać wymieniony.
Do śledzenia e-bike’ów jako zabezpieczenia antykradzieżowego nie wchodzą w grę ani SigFox, ani LoRa. Ponieważ właśnie w tym obszarze kluczowe są takie czynniki jak wysoka dostępność sieci, śledzenie w czasie rzeczywistym oraz niskie opóźnienia – przynajmniej jeśli nie chcesz iść na kompromisy w zakresie lokalizacji. To, czy kiedykolwiek się to zmieni, pozostaje wątpliwe.
