Сравнение характеристик сетей LoRaWAN и «Стриж»

В России самыми масштабными не сотовыми LPWAN сетями стали «Сеть 868» и EveryNet, основанные на технологии LoRaWAN, а также «Стриж», использующая собственную технологию.

Рассмотрим основные характеристики LoRaWAN и «Стриж»:

1. Глобальные LPWAN

«Стриж» и LoRa принадлежат к семейству не сотовых глобальных LPWAN, поэтому качественных различий между ними не так много, как, например, у LoRaWAN и NB-IoT. Для работы этих сетей используются частоты 868 МГц.

2. Протокол связи

Одним из главных отличий этих сетей является протокол связи. LoRa использует LoRaWAN - MAC протокол канального уровня (OSI media layer 2) для сетей с множеством узлов с большим радиусом действия и низким энергопотреблением.

Сеть «Стриж» использует собственный протокол Marcato 2.0. Этот протокол является закрытым. Протокол обеспечивает шифрование XTEA с использованием 256 битного ключа.

3. Степень пропиетарности

«Стриж» использует для работы закрытый протокол Marcato 2.0. В итоге для работы в этой сети необходимы шлюзы и конечные устройства производства «Стрижа». Такая абсолютная степень пропиетарности может негативно сказаться на как на стоимости устройств, так и на их ассортименте.

Для LoRaWAN характерна низкая степень пропиетарности. Патент на LoRa-чипы принадлежит Semtech. Однако обладатель патентов не против того, чтобы оборудование выпускало несколько компаний. К тому же конечные устройства производит несколько десятков сторонних производителей. В итоге пользователю доступно множество бюджетных и эффективных вариантов для построения IoT-решений на базе LoRa.

4. Модуляция

LoRa использует метод модуляции с расширением спектра и вариацией линейной частотной модуляции, а «Стриж» – сверхузкополосный метод с дифференциальной двоичной фазовой манипуляцией DBPSK.

Применение широкополосной кодовой манипуляции LoRaWAN приводит к снижению эффективности использования частотного спектра. В результате количество устройств для работы в определенном частотном диапазоне значительно ниже, чем у «Стрижа». В полосе LoRa в 125 кГц, необходимой для кодирования одного канала, можно использовать более 1250 устройств «Стриж».

5. Ширина полосы сигнала

Ширина полосы сигнала, рекомендуемая для стандартной сети LoRaWAN, составляет 125 кГц. У «Стрижа» ширина полосы сигнала составляет 100 Гц. У стандартной сети LoRaWAN – восемь широких каналов по 125 килогерц, а у «Стрижа» 5 тыс. узких по 100 герц каждый. Узкий канал имеет несколько особенностей. Например, он требует стабильности частоты кварцевых резонаторов, задающих рабочую частоту абонентского устройства. В противном случае необходимо использование дорогих термокомпенсированных генераторов, у которых погрешность по частоте на порядок меньше.

6. Разделение каналов

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – это множественный доступ с частотным разделением. Общий ресурс делится на несколько устройств. Такое деление может быть равным или неравным. FDMA, как правило, используется в связке с методами множественного доступа TDMA и CDMA.

Принцип работы TDMA состоит в том, что на определенной частоте базовая станция какой-то промежуток времени работает на одного абонента, какую-то на другого и т.д. Перерывы настолько коротки, что для работы устройств они остаются незамеченными.

Принцип работы практически цифрового стандарта CDMA означает, что все ячейки работают на одном и том же канале. В итоге частотный ресурс расходуется наиболее полно. Предусмотрена возможность плавного перехода устройства от обслуживания от одной базовой станции к другой.

LoRaWAN использует CDMA и TDMA, тогда как «Стриж» - FDMA и TDMA.

7. Радиорелейные и ячеистые сети

Преимущество LoRaWAN заключается в использовании ячеистых (многоточечных) сетей. Устройства могут работать как радиорелейная станция и передавать сигнал до ближайшей точки доступа. Поэтому у провайдеров нет необходимости устанавливать дополнительные точки доступа с проводкой к ним. Альтернативный путь – использование миниатюрных радиорелейных станций WLAN, которые обеспечивают связь с имеющейся инфраструктурой точек доступа. «Стриж» такими характеристиками похвастаться не может.

8. Классы обслуживаемых устройств

LoRaWAN может обслуживать устройства класса A, B, C, тогда как «Стриж» - только устройства класса А. Классы отличаются по расписанию передачи данных в эфир. Например, оборудование класса А передает информацию, а затем короткий промежуток времени ожидает ответа от базовой станции. Приемник выключается до следующего сеанса связи. Устройства класса B работают по расписанию. Передатчик включается в заданное время. Базовая станция располагает этим расписанием, поэтому способна передавать данные на устройство в соответствии с графиком. Устройства класса C держат приемник включенным постоянно, поэтому базовая станция может в любое время передать информацию.

9. Асинхронная передача данных

Сети «Стриж» и LoRaWAN не являются сотовыми. Это значит, что устройствам не требуется просыпаться для синхронизации данных. Датчики можно запрограммировать на отправку данных по расписанию или по мере накопления информации. Поэтому срок работы аккумуляторов достаточно длительный и может достигать несколько лет.

10. Локальные сети масштаба объекта

Построить эффективную сеть LoRaWAN под силу даже отдельному предприятию в виду меньшей стоимости базовой станции и более широкой экосистеме поставщиков оборудования и программной части. Построение сети «Стриж» на локальном объекте также возможно, но, ввиду абсолютной закрытости протокола, на подбор необходимого оборудования и согласование проекта может уйти больше времени.

11. Количество операторов

Сети LoRaWAN развернуты более сотней операторов в 40 странах и 250 городах мира. Заручившись поддержкой ИТ-гигантов и крупнейших операторов связи, LoRaWAN уже покрыла сигналом более 40 стран мира и 250 городов. В США, Австралии, Новой Зеландии, Тайване и Нидерландах LoRaWAN считается стандартом сети Интернета вещей. Сеть «Стриж» представлена единственным оператором, предоставляющим услуги в некоторых странах СНГ.

12. Стоимость базовых станций

инвестиции в строительство не сотовых LPWAN достаточно низкие, чем в мобильные LPWAN. Сети не сотовых LPWAN можно с легкостью развернуть как в городской черте, так и в сельской местности. Стоимость одной базовой станции LoRaWAN оценивается в $1000. Для охвата территории Нидерландов, к примеру, одним из операторов связи было приобретено 12.

13. Помехоустойчивость

Технология «Стриж» более устойчива к помехам. Сигнал LoRaWAN обладает средней степенью устойчивости. Защита от помех в случае с LoRaWAN обеспечивается с помощью кодирования.

При одновременной работе в одном канале устройства могут добиться защиты от помех на уровне 10 – 20 Дб, в «Стриже» этот показатель составляет до 65 дБ защиты от помехи на соседнем канале.

14. Экосистема

Решения «Стриж» развивает сама компания и несколько, преимущественно российских, производителей оборудования. Экосистема LoRa включает более 500 компаний – операторов связи и поставщиков ИТ-решений и оборудования. В LoRa Alliance входят такие ИТ-гиганты, как IBM, Cisco, Orange, NTT, Soft Bank, Bosch, Schneider Electric, Inmarsat, Swisscom. Поддержка этих лидеров уже привела к тому, что LoRaWAN стала крупнейшей популярной LPWAN-технологией в мире. Об этом свидетельствует количество операторов, развернувших эту сеть.

Резюме

LoRaWAN существенно превосходит «Стриж» в степени пропиетарности, разделении каналов, в возможности обслуживания нескольких классов устройств, возможности использования радиорелейных и ячеистых сетей, строительстве локальных сетей на предприятиях, стоимости базовых станций, экосистеме поддержки и количестве запущенных сетей. Это означает, что вариантов построения эффективных промышленных решений на базе LoRaWAN у заказчиков гораздо больше, чем при использовании технологии «Стриж».

Табл.1 Сравнение характеристик LoRa и «Стриж»

¹ параметры, рекомендуемые для стандартной сети LoRaWAN
² при активном использовании обратной связи с абонентами
³ в свободной продаже нет