LoRaWAN: немедленный мост к 5G-готовой IoT-связности

Сергий Селецкий, лидер практики IoT и старший архитектор решений в Intellias, объясняет, как LoRaWAN может преодолеть разрыв до полного развертывания 5G.

По Gartner, 5,8 миллиарда корпоративных и автомобильных IoT-эндпоинтов прогнозировалось на 2020 год — увеличение на 21% от 2019 года. Всплеск вскоре нагрузит существующие телеком-сети.

Отраслевые аналитики видят 5G как будущий стандарт для IoT, обещающий real-time связность и низкую латентность. Однако Ericsson оценивает, что к 2025 году только две трети мирового населения получат доступ к 5G.

Пока 5G захватывает заголовки, многие упускают зрелое low-power wide-area network (LPWAN) решение — LoRaWAN — работавшее пять лет. Во многих сценариях LoRaWAN может служить заглушкой до глобального покрытия 5G.

Почему 5G в фокусе — и его препятствия

Привлекательность 5G кроется в исключительной скорости и надежности сигнала, потенциально доставляя данные на 50% быстрее и с большими полезными нагрузками. Эта способность может трансформировать секторы от здравоохранения до авто.

В здравоохранении 5G позволит роботизированную хирургию с HD-видео и мгновенным откликом устройств. Службы экстренной помощи смогут развернуть городские камеры и дроны, сообщающие инциденты в центры управления за секунды. Удаленные промышленные операции — особенно в сложных ландшафтах — получат выгоду от real-time мониторинга. Автономные транспортные средства полагаются на 5G для коммуникации с инфраструктурой и адаптации к трафику.

Вызовы развертывания 5G

Строительство 5G-сети требует новых антенн, волоконной магистрали и дополнительных базовых станций — далеко за пределами того, что предлагает 4G-инфраструктура. Европейская комиссия оценивает развертывание 5G по всем европейским городам в €500 млрд.

Потребительский энтузиазм низок. Недавний опрос GSMA показал, что только 30% американцев и 11–23% европейцев сразу перейдут на 5G-телефон, когда он станет доступен.

LoRaWAN: практичное промежуточное решение

LoRa/LoRaWAN может выполнять многие задачи 5G, хоть и на более низких скоростях — от 0,3 кбит/с до 27 кбит/с. Это делает его неподходящим для высокополосных медиа, но идеальным для легкой телеметрии: температура, влажность, вибрация, освещение.

LoRa изначально спроектирован для промышленных IoT-сенсоров, передающих короткие полезные нагрузки (≈240 байт) без IP-стека. Технология работает на принципах LPWAN, доставляя дальнодоступную связность с минимальным потреблением энергии.

LPWAN-устройства могут соединяться на многих километрах, даже разделенные зданиями, и одна батарея может служить до десяти лет — по сравнению с несколькими часами для 5G-устройств.

Глобальное покрытие LoRaWAN (декабрь 2018)

В отличие от 5G, LPWAN не требует обширной инфраструктуры. LoRa-сенсоры стоят от $0,20 (€0,16) до $0,50 (€0,41), тогда как 5G-сенсоры начинаются от $30 (€24,60). Типичная LoRa-базовая станция стоит около $40 (€32,80) и поддерживает тысячи устройств в радиусе 15 км. В контрасте, 5G-базовая станция стоит $60 000 (€49 199) с радиусом 2 км и примерно 1000 подключениями.

С своего зарождения в 2015 году LoRa Alliance — некоммерческий консорциум — вырос до более чем 500 участников. Ключевые вехи:

• Развертывание LoRaWAN в 100+ странах в 2019 году, рост 60% от 2018.
• Примерно 80 миллионов устройств подключено глобально.
• Около 75% IoT-приложений полагаются на LPWAN; только 25% нуждаются в высокой пропускной способности и низкой латентности, которые дают клеточные технологии.

Не-селлюлярные LPWA подключения умных счетчиков по типам

Источник: ABI Research

Реальные LoRa-развертывания

LoRa применяется по секторам — от управления вендинговыми автоматами до больничной инфраструктуры, сельского хозяйства и умных городов. В 2016 году Samsung, Semtech и SK Telecom запустили первую национальную LoRaWAN в Корее. Сеул теперь планирует S-Net — до 1000 шлюзов к 2022 году — обеспечивая умную парковку, аварийные уличные фонари, мониторинг деменции и больше.

Глобальное видение LoRa

Британский спутниковый провайдер Lacuna Space стремится покрыть глобус LoRaWAN. В июле 2020 года его CTO подтвердил прием LoRaWAN-сообщений от судна в середине Атлантики.

Мировая LoRa-сеть поощрит разработчиков создавать больше LoRa-ориентированных приложений, обеспечивая его будущее.

Для IoT-предприятий внедрение LoRa/LoRaWAN сейчас предлагает стоимостно-эффективный, низкоэнергопотребляющий путь до повсеместности 5G — и может остаться предпочтительной опцией даже после.

А как же NB-IoT?

Некоторые LoRa-устройства также подключаются через Narrowband IoT (NB-IoT), клеточный LPWAN-стандарт, разработанный параллельно с 4G/5G протоколами. NB-IoT:

• Дополняет LoRaWAN.
• Работает на существующих 4G-сетях.
• Будет сохраняться вместе с 5G в предвидимом будущем.

По сравнению с LoRa, NB-IoT предлагает более высокую пропускную способность, но требует больше энергии и полагается на hop-by-hop шифрование, которое менее безопасно, чем end-to-end схема LoRaWAN. Таким образом, LoRa остается лучшей промежуточной заменой для 5G.

Заключение

Этот обзор подчеркивает 5G и LoRa как дополнительные технологии. Пока 5G в конечном итоге будет доминировать в высокопропускных, низколатентных сценариях, доступность LoRa, долгая жизнь батареи и обширное покрытие делают его ценным мостом — так же как автомобили не устранили велосипеды или поезда.

Автор: Сергий Селецкий, лидер практики IoT и старший архитектор решений в Intellias.

Об авторе

Сергий Селецкий — лидер практики IoT и старший архитектор решений в Intellias, направляющий компании в выборе правильного IoT-стека для масштабирования и футурпровинга операций. Стратегический мыслитель с глубокой отраслевой экспертизой по разным инновационным доменам.