העתיד של ה-IoT כבר כאן: הטכנולוגיות החדשות שמשנות את זירת האינטרנט של הדברים

האינטרנט של הדברים (IoT) חולל מהפכה בתעשיות רבות על ידי חיבור מכשירים לרשת האינטרנט, ונתן אפשרות לקבלת החלטות מונעות בסיס נתונים. ככל שנוף ה-IoT מתרחב, הדרישה לטכנולוגיות לכיסוי שטח רחב (LPWAN) בעלות צריכת הספק נמוכה גדל באופן אקספוננציאלי. בשנים האחרונות הופיעו שתי פלטפורמות טכנולוגיות כמתמודדות המובילות את התחום: NB-IoT בעולם הסלולר, ו-LoRaWAN כרשת רדיו פרטית בחצר הלקוח. מה ההבדלים בין הטכנולוגיות, הן מבחינת ההיבטים הטכניים, והן מבחינת שימושים ויתרונות והמגבלות.

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) הוא פרוטוקול LPWAN שפותח על ידי ה- LoRa Alliance. הטכנולוגיה פועלת בתחום ספקטרום שהוגדר כדורש אישור התאמה של משרד התקשורת הישראלי בתחום של 917MHz-920MHz ואושר רגולטורית. LoRaWAN עובדת במודולציית  CSS, העברת רוחב פס קטן מאוד (עד 50kbit/s) ורגישות קליטה גבוהה מאוד כדי להשיג כיסוי נרחב (עד כ-16 ק"מ ליחידת בסיס) המאפשר למכשירים וחיישנים מחוברים להעביר נתונים על פני מספר קילומטרים. הטכנולוגיה מאופיינת בצריכת אנרגיה מאוד נמוכה מה שהופך אותה לאידיאלית עבור יישומי IoT הפזורים בשטח ולרוב ניזונים מסוללות או פאנלים סולאריים המאופיינים בצריכת מתח נמוכה.

התכונות העיקריות של LoRaWAN:

א. שטח כיסוי נרחב: LoRaWAN מאפשר טווח קליטה מרשים, מה שהופך אותו מתאים ליישומים הפרוסים על פני אזורים גיאוגרפיים נרחבים, כגון ערים חכמות, חקלאות חכמה וניטור סביבתי.

ב. צריכת חשמל נמוכה: מכשירים המחוברים באמצעות LoRaWAN יכולים לפעול על סוללות לתקופות ממושכות, תוך מזעור דרישות התחזוקה.

ג. קצב נתונים נמוך: LoRaWAN מיועד להעברת מנות קטנות של נתונים, מה שהופך אותו מתאים לחיישנים והתקנים שאינם דורשים רוחב פס גבוה.

ד. מערכת פרטית: פתרוןLoRaWAN   מקנה ללקוח מערכת פרטית שאינה "רוכבת" על תשתית של מפעיל הסלולר ואינה תלויה בזמינותה.

ה. אבטחת מידע: מכיוון שחיישנים נפרסים בשטח לפרקי זמן ארוכים (לפעמים שנים), האבטחה חייבת להיות מתוכננת לא רק לאיומים נוכחיים, אלא גם לאיומים עתידיים. אבטחת מוצרי הקצה מתוכננת להתאים לתפיסה הכללית של הטכנולוגיה: צריכת חשמל נמוכה, מורכבות יישום נמוכה, עלות נמוכה ויכולת מדרגיות גבוהה.

מה הם המקרים האופייניים לשימוש ב-LoRaWAN: חקלאות חכמה – היכולת ארוכת הטווח של LoRaWAN מאפשרת ניטור של שטחים חקלאיים גדולים, עוזרת לייעל את ההשקיה, לזהות לחות בקרקע ולנטר בעלי החיים במרעה; ערים חכמות – הטכנולוגיה מאפשרת לחבר ולנהל יישומי ערים חכמות כגון ניהול אשפה ואיסופה, בקרת תאורת רחוב וניהול חניה; ניטור סביבתי – LoRaWAN מתאים היטב לניטור איכות האוויר, מפלס המים ותנאי מזג אוויר.

לעומת זאת,Narrowband Internet of Things (NB-IoT) היא טכנולוגיית LPWAN מבוססת סלולר המתוקננת על ידי פרויקט השותפות של הדור השלישי (GPP3). NB-IoT פועלת בספקטרום מורשה ומבוססת על רשתות סלולר קיימות, כך שכל יישום מצריך שיתוף פעולה או רכישת מנוי מול חברות הסלולר. טכנולוגית NB-IoT משתמשת בתשתית הסלולרית הקיימת, אשר לרוב מספקת כיסוי מלא באזורים עירוניים ופרבריים, ובמידה פחותה באזורים שאינם מאוכלסים, המאפשרת קישוריות אמינה ליישומי IoT  אך כמובן מצריכה שילוב של סימכרד במוצר הקצה.

התכונות המרכזיות של NB-IoT:

א. קישוריות סלולרית: NB-IoT משתמשת ברשתות סלולריות קיימות, ומבטיחה חדירה וכיסוי טוב יותר בסביבות עירוניות.

ב. אבטחה: כחלק מקבוצת תקינת ה-3GPP, נהנה הטכנולוגיה ממנגנוני אבטחה חזקים, מה שהופך אותה למתאימה ליישומים קריטיים כמו בריאות ואוטומציה תעשייתית.

ג. קצב נתונים גבוה יותר: בהשוואה ל- LoRaWAN, טכנולוגיה זו מציעה קצב נתונים גבוה יותר, המאפשר יישומים עתירי נתונים.

מה הם מקרי השימוש ב-NB-IoT? מדידה חכמה – כיסוי הקליטה העמוק של NB-IoT באזורים עירוניים הופך אותה לבחירה מועדפת עבור פתרונות מדידה חכמים גודמת מוני חשמל ומים הפרוסים ברחבי הערים ובתוך בניינים; מעקב אחר נכסים: קצב הנתונים הגבוה יותר של NB-IoT מאפשר מעקב וניטור בזמן אמת של נכסים, כולל לוגיסטיקה וניהול שרשרת אספקה; שירותי בריאות: הקישוריות המאובטחת והאמינה של NB-IoT מנוצלת בניטור מטופלים מרחוק, מה שמבטיח שידור בזמן של נתונים רפואיים קריטיים.

מה הם היתרונות והמגבלות של כל שיטה?

היתרונות של טכנולוגיית LoRaWAN היא שהיא חסכונית ביותר. יכולות כיסוי השטח יוצאות הדופן, מאפשרים לייצר כיסוי נרחב על ידי יחידת בסיס אחת מה שמצריך מעט מאוד תשתית חומרה כדי להקים רשת אזורית ולנהל אותה. כמו כן, התקנים המחוברים באמצעות LoRaWAN יכולים לפעול במשך מספר שנים על סוללה בודדת – ללא חיבור לרשת החשמל, מאפשר מזעור מאמצי התחזוקה. בנוסף, הארכיטקטורה המבוזרת של LoRaWAN מאפשרת גדילה בהתאם לצרכי הלקוח ואינה תלויה ברשת ציבורית, הרשת אותה מקים הלקוח הינה רשת פרטית לחלוטין. באשר למגבלות הטכנולגיה, קצב הנתונים הנמוך של LoRaWAN מגביל את השימוש בו עבור יישומים הדורשים הזרמה בזמן אמת או העברות נתונים ברוחב פס גבוה.

מה הם היתרונות של NB-IoT? ההסתמכות של NB-IoT על רשתות סלולריות מבטיחה כיסוי מקיף, במיוחד באזורים עירוניים ופרבריים. כמו כן, בהיותה חלק מ-3GPP נהנית הטכנולוגיה מפרוטוקולי אבטחה חזקים, מה שהופך אותה למתאימה ליישומים רגישים. בנוסף, קצב הנתונים הגבוה יותר של NB-IoT מאפשר יישומים עתירי נתונים וזמני תגובה מהירים יותר.

באשר למגבלות הטכנולוגיה, פריסות NB-IoT עשויות לגרור עלויות גבוהות יותר עקב הצורך לשתף פעולה עם חברות הסלולר ולכלול בתמחור את עלות התשתיות והשירותים שלהן. כמו כן, בהשוואה ל-LoRaWAN, מכשירי NB-IoT עשויים לצרוך יותר חשמל, מה שמוביל לחיי סוללה קצרים יותר עבור מכשירים המופעלים על ידי סוללה. בנוסף, נדרש ניהול ותחזוקה לציוד הקצה עם סימכרד.

לסיכום, LoRaWAN ו-NB-IoT הופיעו כשתי טכנולוגיות LPWAN בולטות, כל אחת עם מערך החוזקות והחולשות הייחודי לה. LoRaWAN מצטיין ביישומים ארוכי טווח, בעלי הספק נמוך, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור תרחישים שבהם עלות-תועלת ותחזוקה מינימלית הם חיוניים. מצד שני, NB-IoT מציע כיסוי סלולרי רחב יותר וקצבי נתונים גבוהים יותר, מה שהופך אותו למתאים ליישומים הדורשים תקשורת בזמן אמת וקישוריות מאובטחת.

בחירת הטכנולוגיה המתאימה תלויה בדרישות הפרויקט הספציפיות, מיקום גיאוגרפי ושיקולי תקציב. במקרים רבים, שילוב של שתי הטכנולוגיות עשוי להיות הגישה המתאימה ביותר למינוף החוזקות האישיות שלהן עבור יישומי IoT מגוונים, ובסופו של דבר לסלול את הדרך לעולם מחובר וחכם יותר.