LoRaWAN, NB-IoT czy Wireless M-Bus? Czym różnią się technologie zdalnego odczytu?
LoRaWAN, NB-IoT i Wireless M-Bus różnią się przede wszystkim sposobem transmisji danych, infrastrukturą komunikacyjną i kosztami wdrożenia systemu zdalnego odczytu. LoRaWAN umożliwia budowę własnej sieci IoT, NB-IoT wykorzystuje infrastrukturę operatorów komórkowych, a Wireless M-Bus jest standardem przeznaczonym głównie do komunikacji z wodomierzami i ciepłomierzami. Wybór odpowiedniej technologii zależy od liczby urządzeń, ich lokalizacji, wymaganego zasięgu oraz kosztów eksploatacji. W wielu przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest połączenie kilku technologii w jednym systemie telemetrycznym, takim jak platforma GlobTree.
Cyfryzacja infrastruktury pomiarowej nie sprowadza się dziś do wyboru jednego typu licznika albo modułu radiowego.
Przedsiębiorstwo wodociągowe, operator sieci ciepłowniczej, zarządca nieruchomości czy wspólnota wdrażając system zdalnego odczytu podejmuje w rzeczywistości znacznie szerszą decyzję: jak zbudować architekturę, która będzie niezawodnie zbierała dane z tysięcy urządzeń przez wiele kolejnych lat?
Od technologii transmisji zależy, kto będzie odpowiadał za sieć radiową, gdzie znajdą się punkty koncentracji danych, ile infrastruktury trzeba będzie utrzymywać, jak często urządzenia będą wymagały interwencji, jak system będzie skalowany i jak łatwo będzie wykorzystać go do kolejnych usług.
LoRaWAN, NB-IoT i Wireless M-Bus mogą realizować zdalny odczyt, ale robią to według różnych modeli.
Dlatego w GlobTree nie patrzymy na tę decyzję jak na pojedynek trzech standardów radiowych.
Patrzymy na cały łańcuch:
licznik → moduł telemetryczny → transmisja → infrastruktura komunikacyjna → platforma GlobTree → dane → alarmy → analityka → systemy przedsiębiorstwa.
LoRaWAN — własna infrastruktura i IoT na dużą skalę
Na poziomie technicznym warto rozróżnić pojęcia LoRa i LoRaWAN. LoRa
odnosi się do warstwy radiowej wykorzystywanej do transmisji, natomiast LoRaWAN
jest protokołem sieciowym i architekturą komunikacji wykorzystującą m.in. warstwę
radiową LoRa.
LoRaWAN należy do rodziny LPWA — Low Power Wide Area. Został zaprojektowany do komunikacji urządzeń przesyłających niewielkie porcje danych, często zasilanych bateryjnie.
Najważniejszą cechą jest jednak elastyczny model własności sieci.
LoRaWAN może funkcjonować jako sieć prywatna przedsiębiorstwa, sieć operatora publicznego, model hybrydowy czy sieć współdzielona.
Organizacja uzyskuje większą kontrolę nad architekturą i może wykorzystać tę samą sieć również dla innych urządzeń.
Kiedy LoRaWAN warto szczególnie rozważyć?
Gdy przedsiębiorstwo:
- chce posiadać większą kontrolę nad infrastrukturą IoT,
- planuje dużą liczbę punktów pomiarowych,
- może efektywnie rozmieścić gatewaye,
- chce ograniczać zależność od zewnętrznej infrastruktury transmisyjnej,
- myśli o wykorzystaniu infrastruktury także poza samym odczytem wody,
- buduje szerszą strategię Smart City lub IoT.
Nie chodzi więc wyłącznie o pomiar zużycia wody.
Ta sama warstwa komunikacyjna może w odpowiednio zaprojektowanym systemie obsługiwać wiele różnych źródeł danych.
Co proponuje GlobTree w tym modelu?
Przykładem urządzenia w ofercie GlobTree jest wodomierz WARIDA WGA z modułem LoRa, wykorzystująca protokół LoRaWAN. Urządzenie może być elementem systemu zdalnego odczytu, w którym dane z wodomierza są następnie integrowane z warstwą informatyczną GlobTree.
W ofercie dostępny jest również ciepłomierz radiowy RC12 LoRa, z możliwością wyboru komunikacji LoRa, oferowany w promocyjnej cenie. Oba urządzenia mogą stanowić element systemu zdalnego odczytu, w którym dane dotyczące zużycia wody i energii cieplnej są przesyłane bezprzewodowo, a następnie integrowane z warstwą informatyczną GlobTree.
Dzięki temu LoRaWAN nie musi oznaczać budowania rozwiązania „od zera”.
NB-IoT — IoT wykorzystujące infrastrukturę operatora komórkowego
NB-IoT działa według innego modelu.
Zamiast budować własną radiową sieć dostępową, urządzenie korzysta z infrastruktury operatora komórkowego.
To jedna z najważniejszych różnic z perspektywy biznesowej.
Dla przedsiębiorstwa oznacza to możliwość wdrażania urządzeń w wielu rozproszonych lokalizacjach bez konieczności wcześniejszego rozmieszczania własnych gatewayów.
NB-IoT jest przeznaczone do zastosowań IoT, w których urządzenia przesyłają stosunkowo niewielkie ilości danych i często powinny działać przez długi czas przy ograniczonym budżecie energetycznym.
Może to być szczególnie atrakcyjne w przypadku urządzeń rozproszonych na dużym obszarze.
Mocne strony NB-IoT:
- brak konieczności budowy własnej radiowej sieci dostępowej,
- praca w licencjonowanym paśmie operatora,
- mechanizmy sieci komórkowej,
- dobre dopasowanie do małych pakietów danych,
- komunikacja dwukierunkowa,
- rozwiązania energooszczędne,
- potencjalnie dobre pokrycie wewnątrz budynków i w trudnych lokalizacjach.
Jednocześnie należy pamiętać, że rzeczywista jakość komunikacji musi być sprawdzona w konkretnych lokalizacjach.
NB-IoT na papierze i NB-IoT pod metalową pokrywą studzienki to dwa różne problemy inżynierskie.
Co proponuje GlobTree?
W ofercie GlobTree znajduje się wodomierz WARIDA WGA LTE, obsługująca komunikację Cat.M1 oraz NB-IoT. Dane pozyskiwane z wodomierza mogą być przekazywane do platformy GlobTree.
To ważne, ponieważ z punktu widzenia użytkownika końcowego sama komunikacja NB-IoT nie rozwiązuje jeszcze problemu zdalnego odczytu.
Wireless M-Bus — technologia stworzona z myślą o licznikach
Wireless M-Bus nie wyrasta z ogólnego rynku IoT. Jego naturalnym środowiskiem są liczniki mediów.
Open Metering System (OMS), oparty na rodzinie standardów M-Bus, definiuje interoperacyjny model komunikacji dla urządzeń pomiarowych. Obejmuje m.in. wodomierze, ciepłomierze i liczniki energii oraz opisuje sposób wymiany danych pomiędzy urządzeniem a odbiornikiem lub gatewayem.
W Europie Wireless M-Bus jest związany z rodziną norm EN 13757, w szczególności z EN 13757-4 dotyczącą komunikacji bezprzewodowej. Specyfikacja OMS obejmuje m.in. urządzenia pracujące w paśmie 868–870 MHz i przewiduje scenariusze komunikacji jedno- oraz dwukierunkowej.
Trzeba jednak pamiętać, że sama zgodność z Wireless M-Bus nie gwarantuje pełnej interoperacyjności z każdym odbiornikiem. Znaczenie mają m.in. tryb pracy, profil danych, sposób szyfrowania oraz zgodność z odpowiednią specyfikacją OMS.
Wireless M-Bus nie musi też działać wyłącznie w modelu walk-by lub drive-by. Na jego podstawie można budować również stacjonarne systemy z koncentratorami i gatewayami, które automatycznie przekazują dane do nadrzędnej platformy telemetrycznej.
Mocne strony Wireless M-Bus:
- silne osadzenie w branży pomiarowej,
- duży ekosystem urządzeń licznikowych,
- standaryzacja związana z EN 13757 i OMS,
- możliwość interoperacyjności przy właściwym profilu/specyfikacji,
- prostota w zastosowaniach typowo meteringowych.
Co oferuje GlobTree w Wireless M-Bus?
W ofercie GlobTree znajdują się wodomierze WARIDA WGA wM-Bus, a także urządzenia do odbioru danych z liczników pracujących w standardzie Wireless M-Bus.
Jednym z nich jest koncentrator uL 5.0, który odbiera dane z urządzeń Wireless M-Bus OMS w paśmie 868 MHz i przekazuje je dalej do systemu telemetrycznego.
W scenariuszach mobilnego odczytu może być wykorzystywana również głowica RUTO, współpracująca z modułami Wireless M-Bus OMS.
Dzięki temu wM-Bus może działać zarówno w modelu:
licznik → odczyt mobilny
jak i:
licznik → koncentrator → system GlobTree
Takie podejście jest szczególnie przydatne przy modernizacji istniejącej infrastruktury pomiarowej, ponieważ cyfryzacja nie zawsze musi oznaczać jednoczesną wymianę całego parku liczników.
LoRaWAN vs NB-IoT vs Wireless M-Bus — Tabela
Zasięg na papierze a zasięg w rzeczywistych warunkach
„Zasięg do kilku kilometrów” dobrze wygląda w specyfikacji.
Nie odpowiada jednak na pytanie, czy konkretne urządzenie będzie skutecznie komunikowało się z systemem.
Na propagację sygnału mogą wpływać m.in.:
- żelbet,
- piwnice,
- metalowe szafy,
- głębokie studzienki,
- metalowe pokrywy,
- wilgoć,
- ukształtowanie terenu,
- gęsta zabudowa,
- instalacje techniczne,
- wysokość anten,
- lokalizacja gatewayów lub infrastruktury operatora.
Dotyczy to zarówno wodomierza radiowego, jak i ciepłomierza czy sensora IoT.
Dlatego maksymalny zasięg podany w materiałach technicznych nie powinien być głównym kryterium wyboru.
W trudnej lokalizacji nie wygrywa technologia z najlepszą tabelą zasięgu. Wygrywa system, który został sprawdzony w rzeczywistych warunkach.
Najtańsza transmisja nie zawsze oznacza najtańszy system
Jednym z najczęstszych błędów w analizach zdalnego odczytu jest porównywanie:
ceny modułu + ceny transmisji.
To za mało.
System powinien być oceniany przez TCO — Total Cost of Ownership.
Do TCO trzeba włączyć
- Urządzenia końcowe: wodomierze, nakładki, moduły.
- Infrastrukturę komunikacyjną: gatewaye, koncentratory, anteny, stacje.
- Backend: Network Server, HES, platformę IoT, bazy danych.
- Integrację: billing, GIS, ERP, systemy obsługi klienta, analitykę.
- Operacje: monitoring urządzeń, alarmy, zarządzanie konfiguracją.
- Serwis: wymiany urządzeń i baterii, wizyty terenowe, diagnostykę.
- Łączność: abonamenty, transmisję danych i inne opłaty operatorskie.
- Cyberbezpieczeństwo: zarządzanie kluczami, certyfikatami, aktualizacjami i dostępem.
- Ryzyko migracji: koszt zmiany operatora, technologii lub platformy.
Zamiast analizować pojedyncze urządzenie jako osobny projekt, można budować wspólne środowisko, do którego trafiają dane z wielu klas urządzeń i technologii komunikacyjnych.
Od zdalnego odczytu do monitoringu infrastruktury
Zdalny odczyt liczników jest często pierwszym etapem cyfryzacji.
Nie powinien jednak być ostatnim.
Sam fakt odebrania wartości licznika ma ograniczoną wartość, jeżeli dane nie są później odpowiednio wykorzystane.
W przypadku wodociągów kolejnym krokiem może być monitoring sieci wodociągowej, analiza profili zużycia, wykrywanie anomalii oraz automatyczne generowanie alarmów.
Zwykły pomiar zużycia wody pokazuje, ile wody zarejestrował licznik.
System telemetryczny może dodatkowo odpowiedzieć na pytania:
- Czy zużycie nagle wzrosło?
- Czy przepływ występuje przez całą dobę?
- Czy urządzenie przestało raportować?
- Czy określona grupa punktów zachowuje się inaczej niż zwykle?
- Czy w konkretnym obszarze pojawia się zdarzenie wymagające reakcji?
Podobny model można zastosować do ciepła, energii oraz innych parametrów technicznych.
Dlatego nowoczesny system telemetryczny nie powinien być traktowany wyłącznie jako program do odczytu wodomierzy radiowych.
Powinien stanowić platformę do zbierania, przetwarzania i wykorzystywania danych z całej infrastruktury pomiarowej.
Jedna technologia czy architektura hybrydowa?
To jedno z najważniejszych pytań przy projektowaniu dużego systemu telemetrycznego.
Nie zawsze istnieje techniczne ani ekonomiczne uzasadnienie, aby każde urządzenie komunikowało się w ten sam sposób.
Wyobraźmy sobie przedsiębiorstwo posiadające kilkadziesiąt tysięcy punktów.
W zwartej zabudowie miejskiej dobrze zaprojektowana infrastruktura LoRaWAN może obsługiwać dużą liczbę urządzeń.
Pojedyncze, mocno rozproszone punkty mogą korzystać z NB-IoT.
Istniejące wodomierze i ciepłomierze mogą nadal komunikować się przez Wireless M-Bus.
W budynkach wielorodzinnych dane mogą być zbierane przez lokalne koncentratory.
Do tej samej infrastruktury mogą później zostać dołączone sensory temperatury, ciśnienia, zalania, jakości powietrza czy inne urządzenia IoT.
W takim modelu największego znaczenia nabiera nie pojedyncze radio, lecz warstwa nadrzędna systemu.
Jeżeli dane z pięciu technologii trafiają do pięciu niezależnych aplikacji, powstaje problem organizacyjny.
Jeżeli natomiast różne technologie komunikacyjne są integrowane w jednym środowisku, ich różnorodność może stać się zaletą.
Nie każdy licznik i sensor musi komunikować się w ten sam sposób, jeśli platforma potrafi zebrać dane w jeden spójny model operacyjny.
To właśnie z tego powodu współczesne oprogramowanie dla wodociągów czy systemy zarządzania mediami powinny być analizowane znacznie szerzej niż wyłącznie przez pryzmat obsługi jednego typu wodomierza.
Cyberbezpieczeństwo: radio jest tylko pierwszą warstwą
Przy porównywaniu technologii radiowych pytanie o bezpieczeństwo często sprowadza się do tego, czy transmisja jest szyfrowana.
To za mało.
Bezpieczeństwo systemu trzeba rozpatrywać od urządzenia aż do użytkownika:
urządzenie → komunikacja → gateway/operator → serwer → API → platforma → użytkownik → integracje.
Nawet dobrze zabezpieczona warstwa radiowa nie rozwiąże problemów wynikających ze źle zarządzanych kont administracyjnych, niewłaściwych uprawnień, nieaktualnego oprogramowania czy błędnej konfiguracji API.
Dlatego cyberbezpieczeństwo powinno być elementem całej architektury telemetrycznej, a nie wyłącznie parametrem konkretnego standardu radiowego.
10 pytań, które warto zadać przed wyborem technologii
Zamiast zaczynać projekt od pytania „LoRaWAN, NB-IoT czy Wireless M-Bus?”, lepiej odpowiedzieć najpierw na dziesięć pytań.
- Ile urządzeń ma pracować w systemie?
Nie tylko na początku wdrożenia, ale również za kilka lat.
- Jakiego rodzaju urządzenia będą podłączane?
Tylko wodomierze? A może również ciepłomierze, liczniki energii, gazomierze i sensory IoT?
- Gdzie urządzenia są zlokalizowane?
Licznik w pomieszczeniu technicznym pracuje w innych warunkach niż sensor w komorze podziemnej czy wodomierz pod metalową pokrywą.
- Jak często naprawdę potrzebujemy danych?
Odczyt miesięczny, dobowy, godzinowy oraz alarm generowany w czasie zbliżonym do rzeczywistego tworzą zupełnie inne wymagania.
- Czy potrzebna jest komunikacja dwukierunkowa?
Jeżeli tak, należy określić, czy będzie wykorzystywana do konfiguracji, synchronizacji, sterowania czy innych operacji.
- Kto ma odpowiadać za infrastrukturę komunikacyjną?
Przedsiębiorstwo, miasto, integrator czy operator telekomunikacyjny?
- Jak wygląda TCO całego systemu?
Nie cena pojedynczego modemu i nie koszt pierwszego roku, lecz pełny koszt eksploatacji.
- Czy infrastruktura będzie wykorzystywana do innych zastosowań?
W przyszłości mogą pojawić się kolejne liczniki, sensory środowiskowe, monitoring infrastruktury, urządzenia Smart City czy inne elementy IoT.
- Jak wygląda plan migracji?
Co stanie się, jeśli za kilka lat trzeba będzie zmienić operatora, producenta urządzeń, technologię komunikacji albo platformę?
- Jak technologia zostanie sprawdzona przed masowym wdrożeniem?
Pilotaż przeprowadzony w reprezentatywnych lokalizacjach może ujawnić problemy, których nie pokaże żadna specyfikacja techniczna.
Jaką technologię wybrać?
Nie istnieje jedna odpowiedź dla wszystkich projektów.
LoRaWAN może być dobrym wyborem tam, gdzie organizacja chce budować własną lub współdzieloną infrastrukturę IoT i wykorzystywać ją dla dużej liczby urządzeń oraz różnych usług.
NB-IoT może uprościć wdrożenia urządzeń rozproszonych, ponieważ pozwala wykorzystać istniejącą infrastrukturę operatora komórkowego.
Wireless M-Bus pozostaje rozwiązaniem mocno związanym ze światem meteringu i może być szczególnie przydatny przy wodomierzach, ciepłomierzach i istniejącym parku urządzeń pomiarowych.
W wielu przypadkach najlepszym rozwiązaniem nie będzie jednak wybór jednego standardu.
Będzie nim architektura hybrydowa, w której różne klasy urządzeń korzystają z technologii najlepiej odpowiadających ich lokalizacji i zadaniu.
Najważniejsza jest architektura, nie samo radio
Najdroższy błąd można popełnić jeszcze przed montażem pierwszego urządzenia.
Jest nim założenie, że wybór technologii radiowej rozwiązuje problem zdalnego odczytu.
Nie rozwiązuje.
LoRaWAN, NB-IoT i Wireless M-Bus odpowiadają przede wszystkim za komunikację.
Same nie tworzą użytecznego systemu telemetrycznego.
Do tego potrzebne są urządzenia, infrastruktura transmisyjna, gromadzenie danych, historia odczytów, alarmy, analityka, aplikacje oraz integracje z pozostałymi systemami przedsiębiorstwa.
Dlatego dobrze zaprojektowane oprogramowanie dla wodociągów, przedsiębiorstw energetycznych, zarządców nieruchomości czy operatorów infrastruktury powinno pozwalać patrzeć na dane niezależnie od tego, czy ich źródłem jest wodomierz, ciepłomierz, licznik energii czy sensor IoT.
Nie każdy licznik musi mówić tym samym językiem radiowym. Ważne, aby wszystkie dane mogły zostać wykorzystane w jednym spójnym środowisku.
Dlatego właściwe pytanie nie brzmi:
LoRaWAN, NB-IoT czy Wireless M-Bus?
Brzmi:
Jak połączyć odpowiednie urządzenia, technologie komunikacji i platformę danych w system, który będzie niezawodny, skalowalny i opłacalny przez kolejne lata?
To właśnie powinien rozwiązywać dobrze zaprojektowany system telemetryczny.
Planujesz wdrożenie systemu zdalnego odczytu?
Jeżeli planujesz modernizację istniejącej infrastruktury, wdrożenie nowych liczników lub budowę środowiska IoT obejmującego różne urządzenia i technologie komunikacyjne, warto zacząć od analizy całego systemu, a nie wyboru pojedynczego modułu radiowego.
GlobTree rozwija ekosystem obejmujący urządzenia telemetryczne, komunikację oraz platformę do gromadzenia i wykorzystywania danych z infrastruktury pomiarowej.
Rozwiązania GlobTree nie są ograniczone do jednej technologii komunikacyjnej ani jednego standardu radiowego. Ekosystem firmy wykorzystuje m.in. NB-IoT, Cat.M1, GSM/GPRS, LoRa/LoRaWAN i Wireless M-Bus, a w zależności od architektury systemu również inne technologie i sposoby transmisji danych.
Co istotne, sama platforma GlobTree jest projektowana jako neutralna technologicznie — może zbierać i integrować dane z różnych typów urządzeń pomiarowych, także pochodzących od różnych producentów. Dzięki temu technologia komunikacji może być dobierana do warunków konkretnego wdrożenia, istniejącej infrastruktury i oczekiwanego modelu zdalnego odczytu, zamiast wymuszać podporządkowanie całego systemu jednemu standardowi.
Dobrze zaprojektowana architektura pozwala więc nie tylko zdalnie odczytywać wodomierze, ciepłomierze, liczniki czy sensory, ale również tworzyć podstawę do dalszej automatyzacji, analityki, alarmowania i rozwoju usług opartych na danych.
Jeżeli szukasz rozwiązania dopasowanego do swojej infrastruktury, sprawdź ofertę GlobTree lub skontaktuj się z naszym zespołem. Pomożemy dobrać urządzenia, technologię komunikacji i architekturę systemu do warunków konkretnego wdrożenia.
