در دنیای اینترنت اشیا (IoT)، انتخاب پروتکل مناسب برای ارتباطات بی سیم اهمیت زیادی دارد. دو پروتکل محبوب و مؤثر در این زمینه LoRaWAN و NB-IoT هستند که هر یک ویژگی ها و مزایای خاص خود را دارند. انتخاب بین این دو پروتکل بستگی به نوع پروژه، نیازمندهای و محدودیت های خاص آن دارد.
LoRaWAN به دلیل برد بلند و مصرف انرژی بسیار کم، برای کاربردهای گسترده ای از جمله حسگرهای محیطی و شبک های شهری مناسب است. این پروتکل به دلیل طراحی خاص خود، امکان ارتباطات از فواصل دور و در محیط های با موانع فیزیکی را فراهم می کند.
از سوی دیگر، NB-IoT (Narrowband Internet of Things) از زیرساخت های موجود شبکه های تلفن همراه استفاده می کند. این پروتکل به خصوص برای پروژه هایی که نیاز به اتصال مستمر، امنیت بالا و قابلیت اطمینان دارند، ایده آل است. NB-IoT برای دستگاه هایی که نیاز به ارسال داده های مکرر و حجیم ندارند، مناسب بوده و می توانند در مناطقی که پوشش شبکه های سلولی موجود است، به خوبی عمل کند.
در این مقاله، به مقایسه این دو پروتکل می پردازیم و نقاط قوت و ضعف آن ها را بررسی خواهیم کرد تا به توسعه دهندگان و شرکت ها در انتخاب بهترین گزینه کمک کنیم.
نقش اینترنت اشیا در کاهش و مدیریت مصرف آب چیست؟ برای مطالعه اینجا کلیک کنید.
LoRaWAN: ارتباطات برد بلند با مصرف انرژی کم
پروتکل LoRaWAN شبکه است که از فناوری LoRa برای ارتباطات بی سیم در فواصل طولانی استفاده می کند. از LoRaWAN به طور خاص برای پروژه های بزرگ که به ارتباط مداوم در مناطق وسیع نیاز دارند، طراحی شده است. این پروتکل می تواند داده ها را در فواصل چند کیلومتر با مصرف بسیار کم انرژی ارسال کند، به همین دلیل برای پروژه هایی که دستگاه ها باید به مدت طولانی بدون تعویض باتری کار کنند، بسیار مناسب است.
به عنوان مثال، کنتورهای آب یک شهر را در نظر بگیرید که اطلاعات مربوط به مصرف آب را به صورت لحظه ای برای سرورهای مربوطه ارسال می کنند. پروتکل LoRaWAN با استفاده از فناوری LoRa این امکان را به کنتورها می‌دهد که اطلاعات خود را به یک Gateway که تا چند کیلومتر دورتر نصب شده، ارسال کنند. و این Gateway اطلاعات را پس از دریافت برای سرور مرکزی ارسال کند. از طرفی، مصرف انرژی پایین در پروتکل LoRaWAN این امکان را فراهم میکند که کنتورها تا چندین سال بدون نیاز به تعویض باتری به کار خود ادامه دهند که این امر به کاهش هزینه های نگهداری کمک کند.
برای خرید کنتور آب هوشمند LoRaWAN از فروشگاه آزو اینجا کلیک کنید.
ویژگی های پروتکل LoRaWAN
برد بلند
LoRaWAN برد بلند بودن خود معروف است. در مناطق شهری، سیگنالها معمولاً بین 2 تا 5 کیلومتر برد دارند، اما در مناطق روستایی و باز، این برد می تواند به 15 کیلومتر یا بیشتر برسد. این ویژگی LoRaWAN را برای پروژه هایی مانند کشاورزی هوشمند یا شهرهای هوشمند مناسب می کند، زیرا دستگاه ها می توانند در فواصل طولانی بدون نیاز به تکرارکننده ها (Repeater) به Gateway متصل شوند.
مصرف انرژی بسیار کم
یکی از ویژگی‌های برجسته LoRaWAN مصرف انرژی بسیار پایین آن است. این پروتکل به گونه‌ای طراحی شده است که دستگاه‌ها می‌توانند برای مدت طولانی بدون نیاز به تعویض باتری یا شارژ مجدد کار کنند. علت اصلی کم‌مصرف بودن LoRaWAN استفاده از تکنیک‌های خاص ارتباطی است که به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تنها در زمان‌های ضروری به شبکه متصل شده و داده‌های خود را ارسال کنند. به عبارت دیگر، دستگاه ها دراکثر اوقات، در حالت خواب (sleep mode) هستند و فقط برای ارسال اطلاعات، در یک بازه زمانی به صورت کوتاه مدت بیدار می شود، و پس از ارسال اطلاعات اطلاعات دوباره به حالت خواب بازمی گردند.
این ویژگی، LoRaWAN را برای پروژه هایی که از باتری به عنوان منبع تامین انرژی استفاده می کنند، به یک گزینه مناسب تبدیل کرده است.برای مثال، سنسورهای محیطی که در مناطق دور از دسترس نصب شده‌اند و نیاز به عمر باتری طولانی دارند، می‌توانند تا چندین سال بدون نیاز به تعویض باتری فعالیت کنند.
همچنین در شهرهای هوشمند، که تعداد زیادی دستگاه به شبکه متصل هستند، این ویژگی باعث می شود هزینه های تعمیر و نگهداری کاهش یابد، چرا که نیازی به تعویض مکرر باتری نخواهد بود.
رمزنگاری قوی
یکی از مزایای اصلی LoRaWAN امنیت بالای آن از طریق رمزنگاری قوی است. داده‌هایی که توسط دستگاه‌ها ارسال می‌شوند، به‌صورت انتها به انتها (end-to-end) رمزنگاری می‌شوند. این پروتکل از دو لایه امنیتی استفاده میکند:
رمزنگاری شبکه
از رمزنگاری شبکه به منظور اطمینان از صحت و امنیت دستگاه ها استفاده می شود.
رمزنگاری اپلیکیشن
از رمزنگاری اپلیکیشن برای حفاظت از داده‌ها استفاده می‌شود. از دیگر قابلیت‌های رمزنگاری اپلیکیشن، اطمینان از عدم دسترسی افراد غیرمجاز به داده‌ها و اطلاعات است.
این سیستم رمزنگاری پیچیده مانع دسترسی غیرمجاز به اطلاعات حساس می شود و از حملات امنیتی، مانند شنود و دستکاری داده ها جلوگیری می کند. به همین دلیل، LoRaWAN برای کاربردهایی مثل شهرهای هوشمند، سیستم های انرژی، و نظارت های صنعتی، که امنیت اطلاعات حیاتی است، بسیار مناسب است.
پهنای باند پایین
این پروتکل، برای ارسال داده هایی که نیاز به پهنای باند زیادی ندارند طراحی شده است. اگر پروژه شما نیاز به انتقال داده های حجیم مثل ویدیو یا تصاویر با کیفیت بالا داشته باشد، LoRaWAN مناسب نیست. از LoRaWAN معمولا برای ارسال داده های کم حجم سنسورها استفاده می شود.
باند فرکانسی
LoRaWAN معمولاً از باندهای فرکانسی آزاد مانند 868 مگاهرتز (در اروپا) و 915 مگاهرتز (در آمریکا) استفاده می کند. این باندها نیازی به مجوز ندارند و به راحتی در دسترس هستند.
چرا LoRaWAN در اینترنت اشیا مهم است؟ برای مطالعه بیشتر اینجا کلیک کنید.
NB-IoT: اتصال به شبکه های تلفن همراه
NB-IoT (Narrowband Internet of Things) یک پروتکل ارتباطی است که به طور خاص برای اینترنت اشیا طراحی شده است. یکی از مزایای اصلی NB-IoT، استفاده از زیرساخت های موجود شبکه های تلفن همراه اشاره دارد. به این معنا که دستگاه ها می توانند از شبکه های GSM، LTE و 4G موجود استفاده کنند، بدون اینکه نیازی به نصب Gateway یا زیرساخت های جدید باشد.
مزایای استفاده از زیرساخت های تلفن همراه
کاهش هزینه های سرمایه گذاری
از آنجایی که NB-IoT از زیرساخت های موجود استفاده می کند، هزینه های مربوط به راه اندازی شبکه های جدید به حداقل می رسد. این امر به ویژه برای شرت ها و سازمانها که نمیخواهند در زیرساخت های جدید سرمایه گذاری کنند، بسیار جذاب است.
پوشش وسیع
شبکه های تلفن همراه به طور معمول پوشش وسیعی دارند و NB-IoT می تواند از این پوشش برای ارتباطات بین دستگاه ها استفاده کند. این ویژگی به دستگاه ها اجازه می دهد تا در مناطق دورافتاده یا مناطق شهری با سیگنال های ضعیف نیز به شبکه متصل شوند.
مدیریت آسان
با استفاده از زیرساخت های موجود، ارائه دهندگان خدمات می توانند به راحتی و با سرعت بیشتری دستگاه های جدید را به شبکه اضافه کنند. این قابلیت به شرکت ها این امکان را برای افزایش سرعت پاسخ به نیازهای بازار را فراهم می کند.
افزایش امنیت
استفاده از شبکه های موجود با پروتکل های امنیتی پیشرفته، امنیت ارتباطات NB-IoT را تضمین می کند. این ویژگی باعث می شود داده های بین دستگاه ها و سرورها در برابر تهدیدات سایبری محافظت شوند.
کاهش مصرف انرژی
NB-IoT به گونه ای طراحی شده که از سیگنال های کم مصرف استفاده کند. این موضوع امکان استفاده طولانی مدت از باتری ها را برای دستگاه ها فراهم میکند.
باند فرکانسی
NB-IoT معمولاً از باندهای فرکانسی دارای مجوز مانند 800 مگاهرتز و 900 مگاهرتز استفاده میکند. این باندها تحت نظارت اپراتورهای تلفن همراه قرار دارند و معمولاً هزینه های اشتراک و مجوز را به همراه دارند.
وابستگی به اپراتورها
استفاده از NB-IoT وابستگی زیادی به اپراتورهای شبکه دارد و باید این امکان توسط آن ها ارائه شود تا امکان بهره بداری و دسترسی به آن فراهم گردد. در ایران، این پروتکل و شبکه هنوز به درستی راه اندازی نشده است و این موضوع می تواند محدودیت هایی را برای توسعه دهندگان و پروژه ها ایجاد کند.
با توجه به این مزایا، NB-IoT به عنوان یک راه خل بهینه برای بسیاری از برنامه های اینترنت اشیا، مانند حسگرهای محیطی، اندازه‌گیری هوشمند آب و برق، و مدیریت پارکینگ به شمار می‌آید.
چگونه هزینه های آب مصرفی را برساس مصرف واقعی تقسیم کنیم؟ برای کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.
مقایسه LoRaWAN با NB-IoT
اکنون که ویژگی های کلیدی هر پروتکل را بررسی کردیم، زمان آن است که به مقایسه دقیق تری بین LoRaWAN و NB-IoT بپردازیم:
کدام پروتکل برای پروژه شما مناسب است؟
LoRaWAN: اگر نیاز به ارتباطات در فواصل طولانی با مصرف انرژی کم دارید، LoRaWAN یک گزینه عالی است. این پروتکل به دلیل استفاده از باند فرکانسی آزاد و قابلیت پوشش وسیع، برای پروژه هایی مانند حسگرهای محیطی و شبکه های شهری بسیار مناسب است. همچنین، LoRaWAN در مکان های با موانع فیزیکی و ترافیک زیاد می تواند به خوبی عمل کند.
NB-IoT: در مقابل، اگر به شبکه تلفن همراه دسترسی دارید و نیاز به اتصال مستمر و امنیت بالاتر دارید، NB-IoT گزینه ای قدرتمند است. این پروتکل از زیرساخت های موجود شبکه های تلفن همراه استفاده می کند و می تواند در مکان های دورافتاده با سیگنال های ضعیف هم به خوبی عمل کند. استفاده از NB-IoT، برای پروژه هایی که نیاز به ارسال داده های مکرر دارند، ایده آل است.
با این حال، باید توجه داشت که استفاده از NB-IoT وابستگی زیادی به اپراتورهای شبکه دارد و باید این امکان توسط آن ها ارائه شود تا بهره برداری و دسترسی به آن فراهم گردد. در ایران، این پروتکل و شبکه هنوز به درستی راه اندازی نشده است که این موضوع می تواند محدودیت هایی را برای توسعه دهندگان و پروژه ها ایجاد کند.
| عنوان | LoRaWAN | NB-IoT |
| زمان معرفی | 2015 | 2017 |
| باند فرنکانسی | طیف بدون مجوز | طیف دارای مجوز |
| شعاع پوشش | 12-15 کیلومتر | 18-20 کیلومتر |
| تعداد گره های قابل پشتیبانی | 60,000 | 200,000 |
| سرعت انتقال داده | سرعت انتقال داده کمتر | سرعت انتقال داده بالاتر (10 برابر نرخ LoRa) |
| عملکرد باتری | عمر باتری طولانی تر | عمر باتری کوتاه تر |
| هزینه | هزینه کمتر برای هر دستگاه (اما Gateway مورد نیاز است) | هزینه بالاتر برای هر دستگاه (اما بدون نیاز به Gateway) |
| قابلیت شبکه خصوصی | دارد | ندارد |
سخن پایانی
در دنیای امروز، انتخاب پروتکل ارتباطی مناسب برای پروژه های IoT می تواند تأثیر زیادی بر موفقیت آن ها داشته باشد. در این مقاله، به بررسی و مقایسه دو پروتکل مهم، یعنی LoRaWAN و NB-IoT پرداختیم. هر دو پروتکل ویژگی های منحصر به فردی دارند که آن ها را برای کاربردهای خاص مناسب می کند.
LoRaWAN با قابلیت پوشش وسیع و مصرف انرژی کم، گزنیه ای عالی برای پروژه هایی است که نیاز به ارتباطات در فواصل طولانی دارند و می توانند از باند فرکانسی آزاد استفاده کنند. از سوی دیگر، NB-IoT از زیرساخت‌های شبکه‌های تلفن همراه استفاده میکند و با ارائه اتصال مداوم، گزینه‌ای قدرتمند برای پروژه‌هایی است که به امنیت و ارسال داده‌های مکرر نیاز دارند.
با این حال، وابستگی NB-IoT به اپراتورهای شبکه و محدودیت های موجود در ایران می تواند چالش هایی برای توسعه دهندگان ایجاد کند. انتخاب نهایی باید بر اساس نیازهای خاص پروژه، شرایط محلی و قابلیت های هر پروتکل انجام شود.
در نهایت، درک عمیق از ویژگی ها و محدودیت های هر پروتکل می تواند به شما کمک کند تا بهترین تصمیم را برای پروژه های IoT خود اتخاذ کنید. با توجه به روندهای در حال تغییر در فناوری و نیازهای جدید بازار، انتخاب مناسب می تواند به موفقیت و توسعه پایدار پروژه ها منجر شود.
برای خرید انواع کنتور آب از فروشگاه اینترنتی آزو اینجا کلیک کنید.
شماره های تماس
فرم تماس با ما اینجا کلیک کنید
در صورتی که علاقه‌مند به مطالعه بیشتر مطالب مربوط به هوشمند سازی و اینترنت اشیا هستید، مطالب وبلاگ را از دست ندهید.
