Łączność w sieciach czujników: BLE, LoRaWAN, NB-IoT czy LTE-M?

Czujnik, który nie potrafi przesłać danych, jest tylko rejestratorem. Wybór technologii radiowej to jedna z pierwszych decyzji w projekcie urządzenia IoT i jedna z tych, które najtrudniej później zmienić. Wpływa na zasięg, czas pracy na baterii, koszt sprzętu, opłaty abonamentowe i architekturę całego systemu.

Cztery najczęstsze opcje

Bluetooth Low Energy (BLE)

BLE pracuje w paśmie 2,4 GHz i ma typowy zasięg od kilku do kilkudziesięciu metrów (więcej w trybie Coded PHY). Zaletą są tanie moduły, bardzo niski pobór energii i bezpośrednia komunikacja z telefonem. Sprawdza się w urządzeniach noszonych, w pomieszczeniach i tam, gdzie dane odbiera lokalna bramka. Na większych obszarach potrzebna jest sieć bramek albo sieć typu mesh.

LoRaWAN

LoRa to modulacja z rozpraszaniem widma, wykorzystywana w Europie w paśmie 868 MHz, a LoRaWAN to zbudowany na niej protokół sieciowy. Zasięg w terenie otwartym wynosi od kilku do kilkunastu kilometrów, a pobór energii jest bardzo mały. Ceną są niska przepływność i ograniczenia czasu nadawania w paśmie nielicencjonowanym (tzw. duty cycle). Można zbudować własną sieć z bramką albo skorzystać z publicznej sieci operatorskiej lub społecznościowej.

NB-IoT i LTE-M

To technologie komórkowe opracowane przez 3GPP z myślą o urządzeniach IoT. Korzystają z infrastruktury operatora, więc nie trzeba budować własnej sieci, ale potrzebna jest karta SIM i abonament. NB-IoT zapewnia bardzo dobry zasięg wewnątrz budynków i niski pobór energii przy rzadkich transmisjach małych porcji danych. LTE-M oferuje większą przepływność, mniejsze opóźnienia i lepszą obsługę urządzeń w ruchu. Oba standardy obsługują tryby oszczędzania energii (PSM, eDRX).

Porównanie

Jak wybierać

• Ile danych i jak często? Kilkanaście bajtów co kwadrans to typowe zastosowanie LoRaWAN lub NB-IoT. Ciągły strumień danych wymaga BLE lub LTE-M.
• Gdzie stoi urządzenie? W piwnicy liczy się zasięg wewnątrz budynków. W terenie otwartym bez zasięgu komórkowego własna sieć LoRaWAN bywa jedynym rozwiązaniem.
• Kto utrzymuje infrastrukturę? Własna bramka oznacza brak abonamentów, ale też odpowiedzialność za jej zasilanie i łącze.
• Czy trzeba zdalnie aktualizować oprogramowanie? W LoRaWAN aktualizacja przez radio (FUOTA) jest możliwa, ale powolna i wymaga starannego zaprojektowania.
• Ile urządzenie ma pracować na baterii? To często rozstrzyga wybór. Piszemy o tym we wpisie o budżecie energii.

• IoT
• systemy wbudowane
• czujniki