Na základě naší praxe přinášíme porovnání jednotlivých technologií zajišťující přenos dat ze senzorů, měřidel energií a dalších chytrých zařízení. V rámci měst se s těmito technologiemi setkáte při projektech Smart City. Jelikož je naše platforma Enectiva na použitých technologiich nezávislá a integrujeme všechny dostupné, dává nám to alespoň základní úroveň nezávislosti pro takovéto porovnání.
Akutálně se na území ČR používají tyto IoT technologie:
- LoRaWAN
- SIGFOX
- NB IoT
- WMbus 868 MHz nebo 169 MHz
Mezi další IoT technologie můžeme zařadit i klasickou síť pro mobilní telefony GSM a její další generace včetně LTE. Jako velmi zajímavou technologií pro některé IoT instalace se jeví česká technologie IQRF, které se budeme věnovat v některém z dalších článků. Ostatní technologie jako WiFi, satelitní, Bluetooth jsou velmi minoritní v oblasti IoT.
V tomto článku záměrně vynecháváme tecnické detaily. Běžného uživatele nezajímají frekvence, vysílácí výkony, odstup signálu od šumu apod, ale konkrétní a praktické porovnatelné parametry. Mezi ty jsme zařadili:
1. Dosah vysílání
Co se dosahu týče, tak nejlépe jsou na tom technologie, které nepotřebují instalaci vlastních přijímačů, ale využívají pokrytí od operátorů mezi které patří LoRaWAN, SIGFOX a NB IoT. U těchto dosah neřešíte v případě, že operátor nabízí pokrytí ve vaší lokalitě. V praxi to pak funguje velmi jednoduše.
Naistalujete si senzor podporující danou technologii, ten se připojí do již vybudované sítě a data si stahujete přes server operátora pro vlastní potřeby. Nutnou podmínkou je samozřejmě pokrytí dané lokality vámi zvolenou technlogií.
LoRaWAN má ale jednu velkou výhodu, jelikož si můžete nasadit taktéž vlastní přijímače, kterými lze pokrýt oblasti, kde signál operátora není. Takto si můžete vybudovat vlastní síť, např. pomocí zařízení LoRaWAN Gateway.
SIGFOX takovou možnost nemá. Nejelpší pokrytí má zcela jistě GSM a mobilní sítě obecně, nicméně mít v každém senzoru SIM kartu vyjde docela draho na provozních nákladech. NB IoT je technologie, které je u nás zatím v plenkách nicméně pokrytí bude velmi podobné standardním mobilním sítím, jelikož se jedná pouze o jejich nadstavbu.
WMbus 169, a WMbus 868 jsou technologie, které vyžadují instalaci vlastních přijímačů, stejně jako “soukromá” varianta LoRaWAN. Umožňují si zajistit pokrytí přesně v místech, kde ho potřebujete a taktéž velmi nízké provozní náklady na provoz takovéto sítě, jelikož nemusíte platit jiným poskytovatelům za provoz. Varianta WMbus 169 MHz se navíc vyznačuje nejlepší propustností signálu v případech, kdy jsou vysílače ve sklepích nebo šachtách (typické u vodoměrů), což je velkou výhodou.
2. Energetická náročnost vysílání, životnost baterie ve vysílačích.
Zde je na tom nejlépe SIGFOX, jehož krátké zprávy s denním limitem a v úzkém vysílacím spektru, nespotřebují z baterie vysílače téměř nic. Nejhůře je na tom NB IoT a obecně GSM moduly. NB IoT spotřebuje dle kvality signálu min. 5x více energie na jedno vysílání než například LoRa. GSM moduly na bateriové napájení jsou v podstatě nepoužitelné. WMbus v případě dlouhých vysílaných zpráv je na tom hůře než LoRaWAN a je nutno počítat s větší kapacitou baterie. Standardně 12 Ah pro výdrž alespoň 5 let při vysílání každých 10min. Výdrž baterie lze prodloužit různými strategiemi, ale vždy záleží na tom jaká data potřebujete vyčítat a kolik jich potřebujete a hlavně jak často vysílat. V případě energeticky náročnějších technologií se uplatňuje strategie ukládání dat do mezipaměti a vysílání 1-2x denně všech těchto uložených informací.
3. Použitelnost na konkrétní projekty.
Všechny technologie mají jak své výhody, tak samozřejmě nevýhody. Proto je nutné si na začátku říci, pro jaké účely chci IoT technologii nasadit, jaká je moje aktuální situace a až poté se rozhodovat pro konkrétní řešení. Otázky které byste si měli na začátku položit jsou následující:
- Potřebuji obousměrnou komunikaci nebo stačí jeden směr? (Chci jen odečítat stavy nebo i vzdáleně něco řídit?)
- Chci se starat o vlastní síť? Máme na to kapacity?
- Kolik si mohu dovolit investovat na začátku do hardwaru a kolik do budoucího provozu?
- Jak často chci mít informaci z daného čidla/senzoru? (každou minutu, 15min, hodinu nebo bude stačit 1x za den?)
- Jak rychle potřebuji řešení úvést do provozu? Máme čas budovat vlastní síť?
- Jsem smířený s nutností měnit baterie? Jak často je budu chtít měnit? (doporučujeme výdrž alespoň 5let)
- Chci použít jen jednu technologii nebo budeme mixovat více z nic pro maximalizaci výhod?
Základní srovnání jednotlivých IoT technologií:
Sigfox
Hlavní výhody:
- levná koncová zařízení s dlouhou výdrží baterie
- jednoduchá instalace, nepotřebujete instalovat brány/přijímače
- velký dosah ve volném terénu (až 20 Km ve volném terénu)
- vysoká odolnost proti rušení
- velmi nízká spotřeba baterie
Hlavní nevýhody:
- v případě šachet a sklepů špatný dosah, obecně je taktéž problém zdivo starých domů
- limit na počet odeslaných zpráv za den
- velmi krátké zprávy, které přenesou jen málo údajů (např. z elektroměru přenesete jen stav činné energie, ale nic navíc)
- provozní náklady odvislé od počtu zařízení a počtu zpráv za den
- závislost na poskytovali
- vzduchem jdou data nezašifrována
- pouze jednosměrná komunikace
LoRaWAN
Hlavní výhody:
- nízká spotřeba energie jednotlivých vysílačů
- možnost postavit si vlastní síť i využít služeb operátora
- velký dosah ve volném terénu a velmi solidní v zástavbě (ve volném terénu až 15km)
- solidní dostupnost HW od různých výrobců
Hlavní nevýhody
- problematický dosah z šachet, sklepů (obecně přes vlhké zdivo), který je nutno kompenzovat vyšší hustotou bran.
- v porovnání se Sigfox vyšší cena koncových zařízení
WMBus 169 a 868
Hlavní výhody:
- nízké náklady na provoz
- v případě 169MHz varianty výborný dosah z šachet a sklepů. V tomto parametru nejlepší ze všech technologií. (ve volném terénu dosah pak až 5km)
- vhodné pro hustě zastavěné oblasti
- možná obousměrná komunikace
- ideální pro odečty všech typů měřidel energií, možnost obsáhlých zpráv s více informacemi ( z elektroměru přeneste informace o činné, jalové, velikostech proudů, napětí atd. vše v jedné zprávě)
- nezávislost na operátorech, velmi nízké provozní náklady
- komunikace probíhá šifrovaně s vysokým stupněm bezpečnosti
- není limit na počet zpráv za den
Hlavní nevýhody:
- v případě delších zpráv nutno počítat s vyšší spotřebou baterie
- nutnost postavit si vlastní síť (náklady na výstavbu jsou však velmi nízké a nižší jak LoRaWAN)
- cena koncových zařízení srovnatelná s LoRAWAN, ale dražší než SIGFOX
NB IoT
Hlavní výhody:
- velký dosah zajištěný mobilním operátorem (desítky km)
- možnost přenášet větší množství dat vyššími rychlostmi
- není limit na počet zpráv za den, ale platíte dle objemu přenesených dat
Hlavní nevýhody:
- provozní náklady odvisející od počtu zařízení
- nutnost uzavřít smlouvu s operátorem
- energetická náročnost vysílání
Přejete si vědět více nebo vás zajímá náš konkrétní názor na specifickou situaci? Neváhejte se nám ozvat na email obchod@enectiva.cz či na tel. čísle: 222 766 950.