LoRaWAN или NB-IoT: что выбрать для счётчиков и датчиков

Вопрос «LoRaWAN или NB-IoT» звучит как технический, но на деле это вопрос о деньгах и контроле на десять лет вперёд. Счётчик воды или датчик протечки ставят надолго: батарея рассчитана на годы, а замена прибора в квартире или в колодце стоит дороже самого прибора. Поэтому выбирать технологию по таблице характеристик из буклета производителя рискованно. Ниже разбор по тем вопросам, которые потом всплывают в эксплуатации.

LoRaWAN и NB-IoT: коротко, в чём разница

Обе технологии относятся к классу LPWAN: сети для приборов, которые передают мало данных, редко и должны годами жить от батарейки. На этом сходство заканчивается.

LoRaWAN работает в нелицензируемом диапазоне около 868 МГц. Сеть строит тот, кому она нужна: на крыше или в техническом помещении ставится базовая станция, она слышит все приборы вокруг и передаёт данные на сервер. Сервер может стоять у вас, в дата-центре или где угодно. Протокол открытый, его развивает LoRa Alliance, а приборы с ним выпускают десятки производителей.

NB-IoT работает в лицензируемом спектре мобильного оператора и использует его вышки LTE. Своя станция не нужна: прибор с SIM-картой сразу выходит в сеть оператора, а данные идут через инфраструктуру оператора к вашему серверу или к облаку производителя прибора.

Связь в подвалах и колодцах: LoRaWAN или NB-IoT

Счётчики воды и тепла чаще всего стоят там, где связь хуже всего: в подвалах, нишах за металлическими дверцами, тепловых пунктах и колодцах. Обе технологии рассчитаны на такие места, у обеих большой запас по бюджету радиоканала. Semtech, разработчик чипов LoRa, приводит для LoRaWAN бюджет до 155-170 дБ в лучшем случае, для NB-IoT около 164 дБ, причём NB-IoT для дальних приборов добирает связь повторами передачи, а это расход батареи.

Главная разница не в децибелах, а в том, кто решает, где стоит станция. В NB-IoT вышка там, где её поставил оператор, и если подвал конкретного дома оказался в тени, сделать с этим почти ничего нельзя. В LoRaWAN станцию ставят на крышу именно этого дома или на соседнее здание, а если какой-то угол не добивает, добавляют вторую станцию. Для объекта с плотной застройкой и глубокими подвалами это обычно решает вопрос.

Практический совет для любой технологии: перед закупкой приборов поставьте один-два образца в самые плохие точки объекта и посмотрите уровень сигнала хотя бы неделю. Сравнение по паспорту не заменяет замер на месте.

Батарея и срок службы приборов

Прибор учёта живёт от встроенной батареи, и её почти никогда не меняют отдельно от прибора. Поэтому энергопотребление это не мелочь, а стоимость замены через несколько лет.

LoRaWAN-прибор большую часть времени спит и просыпается только чтобы передать пакет, без установления соединения с сетью. Производители и LoRa Alliance заявляют срок работы до 10 лет и больше при разумной частоте передачи. NB-IoT тоже умеет экономить энергию (режимы PSM и eDRX), но устройство регистрируется в сотовой сети, и при плохом покрытии повторы передачи заметно сокращают срок службы.

На практике срок жизни батареи в обоих случаях определяют три вещи: как часто прибор выходит на связь, насколько плохая связь в точке установки и как часто он передаёт что-то сверх расписания (тревоги, ответы на команды). Если производитель обещает 10 лет, уточните, при каком периоде передачи и каком уровне сигнала это посчитано.

Стоимость: разовые вложения против ежемесячной платы

Здесь LoRaWAN и NB-IoT устроены противоположно.

В LoRaWAN основные деньги тратятся один раз: базовая станция, её монтаж и сервер с программой. Дальше связь бесплатна: сколько бы приборов ни слушала станция, платить за каждый каждый месяц не нужно. Чем больше приборов на объекте, тем дешевле обходится каждый.

В NB-IoT станция не нужна, но у каждого прибора своя SIM-карта и свой тариф. На десяти приборах это незаметно. На тысяче квартир это постоянная статья расходов на весь срок службы, которая к тому же зависит от тарифной политики оператора.

Отсюда простое правило. Если приборы сосредоточены (дом, квартал, предприятие, склад, теплица, район), LoRaWAN обычно выигрывает по стоимости владения за 5-10 лет. Если приборы разбросаны по одному по всей стране, ставить станцию ради каждого бессмысленно, и NB-IoT оказывается проще.

Чья сеть: зависимость от оператора и где лежат данные

Об этом пункте вспоминают, когда уже поздно. В NB-IoT связь с каждым прибором зависит от оператора: тарифы, перенастройка сети, переход на другие диапазоны. Кроме того, многие NB-IoT-счётчики отправляют данные в облако своего производителя, и забрать их в свою систему можно только так, как разрешит производитель.

LoRaWAN-сеть принадлежит вам. Станция ваша, сервер ваш, данные лежат там, где вы решили. Сетевой сервер можно взять открытый, например ChirpStack, и прибор любого производителя, поддерживающего LoRaWAN, прописывается в него без участия производителя. Если поставщик системы перестанет существовать, сеть продолжит работать.

Для организаций, которым важно, чтобы показания и тревоги не уходили за пределы предприятия или страны, это часто решающий аргумент. Так устроена и наша платформа smart-iot: она ставится на сервер заказчика и работает даже в закрытой сети без интернета.

Когда NB-IoT честно лучше

Было бы нечестно изображать, что LoRaWAN выигрывает всегда. NB-IoT разумнее выбрать, если:

• приборов мало и они разбросаны по разным адресам, городам или регионам;
• на объекте некуда поставить базовую станцию или нельзя договориться с владельцем крыши;
• нужен прибор, который работает «из коробки» без какой-либо инфраструктуры, а абонентская плата за него приемлема;
• прибор движется между городами, а покрытие оператора там уже есть.

Сети NB-IoT в Беларуси работают давно: первую коммерческую сеть velcom (сейчас A1) объявил ещё в декабре 2017 года в Минске, по данным ComNews. Актуальное покрытие по операторам и странам ведёт GSMA на своей карте развёртываний Mobile IoT.

LoRaWAN или NB-IoT в Беларуси: как выбрать за пять вопросов

Ответьте на пять вопросов, и выбор обычно становится очевидным.

1. Где стоят приборы? В одном здании или квартале: LoRaWAN. По одному на сотни адресов: NB-IoT.
2. Сколько приборов? Десятки и больше на объекте: абонентская плата NB-IoT за срок службы начинает заметно превышать стоимость своей станции.
3. Есть ли куда поставить станцию? Крыша, чердак, техническое помещение с питанием и интернетом или SIM-картой для станции: да, значит LoRaWAN реален.
4. Кому должны принадлежать данные? Если важно, чтобы они оставались у вас: LoRaWAN со своим сервером.
5. Какие приборы уже стоят? Если на объекте уже есть LoRaWAN-счётчики и датчики, строить вторую сеть ради NB-IoT обычно незачем.

Если ответы разошлись, это нормально: крупные проекты нередко совмещают обе технологии, например LoRaWAN по домам и NB-IoT для удалённых одиночных узлов. Важно, чтобы программа, которая собирает показания и поднимает тревоги, умела работать с приборами разных производителей и не запирала вас на одном из них.

Частые ошибки при выборе между LoRaWAN и NB-IoT

Большинство неудачных проектов спотыкаются не о технологию, а об одно из этих решений.

Сравнивают цену прибора, а не стоимость владения. NB-IoT-счётчик без станции выглядит дешевле на старте. Через пять лет к нему добавляется абонентская плата за каждый месяц работы, а к LoRaWAN ничего не добавляется. Считать нужно на весь срок службы батареи.

Покупают систему, привязанную к одному производителю. Закрытый протокол или облако производителя сначала удобны, но через несколько лет выясняется, что нужный датчик есть только у другого бренда, а подключить его нельзя. Открытый LoRaWAN с независимым сервером эту проблему снимает.

Не проверяют связь в худших точках. Паспортная дальность получена в поле, а не в подвале с трубами. Неделя замеров на двух-трёх образцах дешевле, чем переделка после монтажа сотни приборов.

Забывают про контроль самой сети. Станция может потерять питание, у SIM-карты может кончиться баланс, прибор может замолчать. Если система не сообщает об этом сама, проблема обнаруживается только при формировании начислений или, хуже, когда не пришла тревога.

Ставят слишком частую передачу. Показания воды раз в пять минут почти никому не нужны, а батарею съедают в разы быстрее. Для учёта обычно хватает нескольких передач в сутки, а тревоги датчики отправляют сразу, вне расписания.

Подробнее о том, как устроен сбор показаний в многоквартирном доме, читайте в разборе дистанционного съёма показаний счётчиков воды.

Источники

• Semtech, 10 Things About LoRaWAN & NB-IoT, 2022.
• LoRa Alliance, LoRaWAN vs NB-IoT, 2022.
• ComNews, NB-IoT накрывает Белоруссию, 18.12.2017.
• GSMA, Mobile IoT Deployment Map.
• ChirpStack, открытый сетевой сервер LoRaWAN.