Sigfox, LoRa – Rețele radio independente pentru schimbul de date? Iată ce se află în spatele acestora!

Când se vorbește despre tehnologii de transmisie în Internet of Things, pe lângă LTE-M și NB-IoT apar adesea și termenii SigFox și LoRa. Ambele tehnologii LPWAN nu sunt noi, dar sunt diferite față de celelalte.

În primul rând, se diferențiază de concurență printr-un aspect esențial: utilizează spectrul de frecvențe fără licență. Acest lucru are avantaje și dezavantaje.

IoT, LoRa, SigFox: definiții și caracteristici

Ce înseamnă IoT?

Se vorbește despre Internetul lucrurilor atunci când dispozitivele sau mașinile sunt conectate între ele într-un mod care le permite să facă schimb de date și, parțial, să execute acțiuni pe baza acestor date. Un exemplu cunoscut în acest sens sunt tehnologiile Smart-Home. De exemplu, un senzor măsoară temperatura și transmite datele de măsurare către un termostat. Acesta reglează încălzirea în sus sau în jos, în funcție de informațiile pe care le primește.

Un pas mai departe merge așa-numitul Smart City, în care, de exemplu, felinarele stradale pot fi controlate de la distanță. În industrie, mașinile sunt interconectate pentru a optimiza procesele de producție. Și urmărirea obiectelor mobile prin GPS se încadrează în domeniul IoT, respectiv M2M (Machine2Machine). Chiar și astăzi, acest lucru joacă un rol important. Internetul lucrurilor un rol important în multe societăți moderne. În viitor, importanța sa va crește probabil și mai mult.

Pentru ca acest schimb de date să funcționeze, pe lângă componente precum senzori, dispozitive și servere, este necesară o tehnologie de transmisie. Mai exact, sunt necesare mai multe.

Tehnologii de transmisie pentru aplicații IoT – ce au în comun SigFox și Lora

SigFox și LoRa sunt tehnologii de transmisie utilizate în Internetul Lucrurilor pentru a conecta dispozitivele și a transporta date. Ele sunt adesea menționate împreună, deoarece au multe în comun.

• Ambele fac parte din rețelele Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Asta înseamnă că au un consum redus de energie și o rază mare de acoperire, însă pot transmite doar cantități mici de date. Astfel, ele se deosebesc de Bluetooth, EnOcean sau WLAN, care sunt utilizate în principal în domeniul smart home pentru a conecta în rețea, pe distanțe scurte, iluminatul, sistemele de încălzire sau produsele de divertisment.
• În plus, LoRa și Sigfox utilizează benzi de frecvență libere. Pentru acestea nu se percep taxe de licență și nici taxe de roaming. Asta nu înseamnă că utilizarea este întotdeauna gratuită, în funcție de cine pune la dispoziție infrastructura necesară. Însă, de regulă, este avantajoasă din punct de vedere al costurilor.

Pe lângă aceste aspecte comune, există câteva diferențe.

Răspândit pe scară largă și versatil – Ce este SigFox?

Hinter SigFox steht das omonime Unternehmen francez, care a fost fondat în 2009. Acesta își promovează cu mândrie „rețeaua 0G” drept „the world largest IoT network”. Pentru a obține o acoperire ridicată, SigFox colaborează cu operatori locali de rețea din diferite țări, și cu mult succes. Conform propriilor declarații, standardul atinge în Germania o acoperire de 90% și este disponibil în 72 de țări. Unele companii mari utilizează tehnologia, de exemplu, pentru tracking-ul bunurilor.

Un avantaj: deoarece nu există costuri de frecvență, operarea este foarte economică. Totuși, SigFox limitează transmiterea datelor la 140 de transmisii pe zi și 12 bytes per mesaj. În plus, clienții trebuie să achiziționeze hardware nou dacă schimbă furnizorul. În cele din urmă, există și alte dezavantaje potențiale, asupra cărora vom reveni separat.

Rețele independente pentru schimbul de date – Ce este LoRa?

LoRa este o abreviere pentru „Long Range”. Tehnologia a fost dezvoltată de Semtech din California și este promovată de LoRa Alliance, o organizație non-profit care, între timp, reunește aproximativ 500 de companii.

La fel ca SigFox, LoRaWan se adresează utilizatorilor care doresc să conecteze dispozitive pe distanțe mari și să transmită pachete mici de date. Totuși, în acest caz, ei trebuie să își construiască propria infrastructură sau să coopereze cu furnizori locali. De aceea, standardul este utilizat cu precădere în zone limitate din punct de vedere geografic.

Un avantaj potențial al LoRa constă într-o securitate ridicată a datelor. Cu o rețea LoRaWan proprie, te poți asigura că datele critice nu ajung în exterior. Ai un sistem închis în sine. Dacă îți construiești complet singur infrastructura, nu trebuie să plătești nimic nici pentru operare.

Interesant de știut: În contextul LoRaWan apare adesea termenul „deschis”. Nu este chiar corect, deoarece pentru o astfel de rețea ai nevoie de cipul aferent de la „Semtech”. Așadar, și cu LORaWan depinzi de un furnizor. În plus, există dependența de un anumit hardware. Aceasta este, de regulă, mai pronunțată în cazul tehnologiilor de transmisie care utilizează spectrul de frecvențe nelicențiat.

Pentru aceste aplicații, Sigfox și LoRa sunt potrivite

Fie că este vorba de NB-IoT, SigFox, LoRa sau LTE-M, fiecare standard radio LPWAN este potrivit pentru alte aplicații.

Aplicații pentru SigFox

SigFox este o tehnologie foarte versatilă. Este utilizată, printre altele, în următoarele domenii:

• Smart City: Cu ajutorul unei combinații de SigFox și senzori, se pot colecta valori măsurate, de exemplu privind umiditatea aerului sau temperatura, iar instalațiile de apă pot fi monitorizate de la distanță.
• Furnizare: Companiile de utilități mizează tot mai mult pe așa-numitul Smart Metering. Aceasta înseamnă că contoarele transmit datele de consum direct către furnizor. Citirea laborioasă nu mai este necesară. În acest domeniu, SigFox punctează prin standarde ridicate de securitate și o bună penetrare în clădiri. La urma urmei, datele privind consumul de energie electrică nu trebuie să ajungă la îndemâna oricui, iar contoarele se află adesea în subsol.
• Smart Farming: Și în agricultura modernă se utilizează senzori și standarde radio pentru a măsura și a transmite date. Este vorba, de exemplu, despre date privind umiditatea solului sau temperatura. Fermierii pot optimiza procesele de lucru pe baza acestor date, pot reduce costurile și pot diminua utilizarea îngrășămintelor. În acest context se vorbește despre Smart Farming.
• Tracking: În cele din urmă, companiile folosesc SigFox pentru urmărirea bunurilor sau a bagajelor. Totuși, acest standard este o alegere bună în acest context doar dacă sunt îndeplinite anumite condiții. Astfel, SigFox nu permite urmărirea în timp real.

Aplicații pentru LoRa

Și o rețea LoRaWan este potrivită pentru aplicații Smart City, de exemplu pentru

• Măsurători ale nivelului de umplere pentru coșurile de gunoi
• Măsurarea CO₂-Salariu, temperatură și umiditatea aerului
• Utilizarea senzorilor de parcare pentru căutarea unui loc de parcare

În interiorul clădirilor mari, tehnologia completează, de exemplu, WLAN. În calitate de rețea Low Power Wide Area Network, aceasta are acoperirea necesară pentru a transporta datele din subsol până la etajul 10 și înapoi.

În plus, se remarcă printr-o bună penetrare a clădirilor. Asta înseamnă că, pe traseul dintre subsol și etajul 10, nu se lasă perturbată de pereți groși. De aceea, o rețea LoRaWan este potrivită și atunci când vrei să transmiți date într-o hală industrială.

Vrei să afli mai multe despre unde este utilizată cu succes tehnologia? Găsești cazuri de utilizare pentru LoRaWan pe pagina Site-ul web al LoRa Alliance.

Important: Utilizarea frecvențelor libere pentru transmiterea datelor are, într-adevăr, avantaje de cost. Totuși, legea prevede că niciun dispozitiv nu are voie să utilizeze mai mult de 1% din banda de frecvență. De aceea, standardele care folosesc spectrul de frecvențe fără licență nu sunt potrivite pentru tehnologiile de apel de urgență.

Rezumat

După cum vezi, în ceea ce privește cazurile de utilizare, există multe suprapuneri între SigFox și LoRa. Cu toate acestea, cele două diferă în aspecte esențiale.

Ceea ce Sigfox are în plus față de LoRa este, în primul rând, faptul că se bazează pe o infrastructură existentă. Totuși, acest lucru poate fi și un dezavantaj. Mai ales atunci când companiile sau organizațiile transmit date foarte sensibile, o rețea LoRaWan închisă, autonomă, oferă avantaje.

NB-IoT, LTE-M: Comparație cu alte tehnologii

Pe lângă LoRa și SigFox, două noi standarde LPWAN în Internetul Lucrurilor dau tonul: Narrowband-IoT și LTE-M. Ambele utilizează spectrul de frecvențe licențiat și ambele se remarcă printr-o acoperire ridicată a rețelei. Mari companii tehnologice de pe piață le impulsionează în mod țintit extinderea.

SigFox și LoRa în comparație cu NB-IoT

NB-IoT, respectiv Narrowband-IoT, a fost dezvoltat de 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Este vorba despre o cooperare a organismelor de standardizare din întreaga lume. La fel ca SigFox și Lora, standardul a fost creat ca LPWAN special pentru IoT.

Printre caracteristicile centrale ale NB-IoT se numără următoarele:

• Rază mare de acțiune
• Lățime de bandă redusă
• Consum redus de energie
• Penetrare ridicată în clădiri, chiar și fără dispozitive suplimentare, precum un gateway specializat

Îți sună cunoscut? Într-adevăr, NB-IoT seamănă în multe privințe cu SigFox. Și acest standard este utilizat frecvent pentru rețele Smart City, pentru citirea nivelurilor de umplere sau pentru aplicații mobile.

Principalele diferențe dintre LoRa, SigFox și NB-IoT sunt următoarele:

• Deoarece NB-IoT se bazează pe rețeaua LTE, se remarcă printr-o acoperire excelentă a rețelei. Acest lucru este valabil și în străinătate. Dacă Narrowband-IoT nu este disponibil într-o regiune, multe module pot utiliza, ca alternativă, rețelele mobile 2G/3G sau LTE-M. În schimb, roamingul cu rețele LoRaWan este foarte dificil, iar cu SigFox este posibil doar în mod limitat.
• Calitatea transmisiei beneficiază, de asemenea, de faptul că NB-IoT utilizează rețele licențiate.
• NB-IoT are o penetrare mai bună în clădiri decât Sigfox și LoRa.
• Consumul de energie al Narrowband-IoT este foarte redus.

NB-IoT este conceput pentru volume mici de date. Acestea sunt însă suficient de mari pentru a efectua, de exemplu, actualizări de firmware pe un modul.

SigFox și LoRa în comparație cu LTE-M

LTE-M este o rețea Low Power Wide Area, care se bazează, de asemenea, pe rețeaua LTE.

Se caracterizează prin următoarele proprietăți:

• rază mare de acoperire
• penetrare bună în clădiri
• consum redus de energie
• latență redusă
• permite și transmiterea pachetelor de date de dimensiune medie

În comparație directă, LTE-M oferă avantaje similare față de SigFox și LoRa, la fel ca NB-IoT. În plus, intervine un alt aspect: ca singura tehnologie menționată până acum, este potrivită pentru urmărirea în timp real a obiectelor mobile. Acest lucru se datorează la două caracteristici:

• Latență redusă: Timpul real și latențele ridicate se exclud reciproc. Cu LTE-M este posibil să determini unde se află un dispozitiv într-un anumit moment. Dacă folosești SigFox sau NB-IoT, trebuie să accepți întârzieri.
• Handover: Așa-numitul handover intervine atunci când dispozitivele conectate trec dintr-o celulă de telefonie mobilă în alta. În acest caz, LTE-M menține conexiunea. În cazul altor tehnologii, dispozitivele trebuie să se reconecteze de fiecare dată, ceea ce, la rândul său, provoacă întârzieri.

Datorită acestor condiții, LTE-M este utilizat cu plăcere pentru aplicații mobile, de exemplu pentru urmărirea lanțului de aprovizionare. În plus, cu LTE-M sunt posibile transmisii vocale. De aceea, standardul este potrivit pentru sisteme de apel de urgență, de exemplu în lifturi.

Singurul dezavantaj în momentul de față: acoperirea de rețea pentru LTE-M, precum și pentru NB-IoT, nu este încă comparabilă cu cea a tehnologiei mai vechi, bine dezvoltate, G2. În special în zonele rurale, utilizatorii trebuie să se aștepte la lacune, care se pot resimți negativ în timpul tracking-ului.

Sunt SigFox și LoRa potrivite pentru urmărirea bicicletelor electrice?

SigFox și LoRa, respectiv LoRaWan, își au justificarea și, în funcție de aplicație, pot reprezenta o alternativă reală la alte standarde. În special LoRaWan este considerat de mulți furnizori de pe piață mai degrabă ca o completare a standardelor cu benzi de frecvență licențiate decât ca o concurență.

Dar cum rămâne cu trackingul pentru protecția împotriva furtului? Aici, ambele sunt potrivite doar într-o măsură limitată, din cauza următoarelor dezavantaje:

Asta înseamnă: rețelele SigFox și LoRaWan pot fi utilizate pentru a urmări dispozitive mobile, însă doar dacă o transmitere completă, fără întreruperi, în timp real nu este esențială. Dacă vrei să le comunici clienților la intervale regulate unde se află, de exemplu, valiza lor, SigFox poate fi o alternativă. Dacă vrei să le oferi posibilitatea de a localiza o bicicletă sau un E-Bike furat, această soluție nu este optimă.

Cu toate acestea, există furnizori care folosesc SigFox sau LoRaWan pentru protecția împotriva furtului. Îți recomandăm să nu optezi pentru un astfel de sistem. La urma urmei, există o alternativă care îți spune în mod fiabil unde se află vehiculul tău chiar acum.

Tehnologia 2G: Încă cel mai bun standard pentru urmărirea GPS ca protecție împotriva furtului

Dacă nici SigFox, nici LoRa, respectiv LoRaWan, nu sunt potrivite pentru urmărirea GPS a bicicletelor electrice, care este atunci soluția potrivită?

În prezent, este o tehnologie despre care încă nu am vorbit: 2G. Acest standard este un adevărat „oldie”. La urma urmei, există încă din anii ’90. Prin urmare, în ceea ce privește acoperirea rețelei, este (încă) înaintea tuturor celorlalte tehnologii radio din domeniul IoT. Faptul că prin 2G se pot transmite doar pachete de date foarte mici nu joacă un rol important pentru urmărirea GPS a vehiculelor.

De aceea, PowUnity se bazează pe al lor GPS-Tracker tracker GPS pentru biciclete electrice pe 2G – pentru siguranță și urmărire în timp real fără compromisuri și protecție antifurt fără lacune.

Concluzie – LoRa și Sigfox

În cele din urmă, în 2021 este dificil de prevăzut ce rol vor juca LoRa de la Semtex și SigFox în viitor în Internetul lucrurilor.

Ambele au avantaje, de la costuri reduse până la posibilitatea de a construi o rețea proprie pentru date (critice). Ambele sunt utilizate cu succes pentru diferite aplicații IoT, de la Smart Cities până la tracking în industria logistică și conectivitate în agricultură. În parte, ele completează alte Low Power Wide Area Networks prin caracteristicile lor specifice. De asemenea, fiecare standard are propriul său lobby, precum LoRa Alliance, și propriii săi susținători.

Există însă, fără îndoială, dezavantaje semnificative în comparație cu concurenții LPWAN precum NB-IoT sau LTE-M. Printre acestea se numără faptul că acoperirea rețelei este limitată, transmisia este parțial susceptibilă la interferențe, iar hardware-ul, de regulă, trebuie înlocuit în cazul schimbării furnizorului.

Für urmărirea bicicletelor electrice ca protecție împotriva furtului, nici SigFox, nici LoRa nu sunt o opțiune. Pentru că, mai ales în acest domeniu, factori precum o acoperire ridicată a rețelei, urmărirea în timp real și latențele reduse sunt decisivi – cel puțin dacă nu vrei să faci compromisuri la localizare. Rămâne discutabil dacă acest lucru se va schimba vreodată.