ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครือข่ายไร้สายได้พัฒนาไปถึงจุดที่จำเป็นต้องมีโปรโตคอลการสื่อสารที่ช่วยให้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ ได้ในระยะทางที่ไกลมากและใช้พลังงานน้อยลง เครือข่ายพื้นที่กว้างพลังงานต่ำ (LPWAN) คือโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการเชื่อมต่อวัตถุที่กระจายอยู่เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการครอบคลุมพื้นที่กว้างขวาง 

การเชื่อมต่อไร้สายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ IIoT

อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งในภาคอุตสาหกรรม (IIoT) คือเทคโนโลยีที่อาศัยอุปกรณ์เชื่อมต่อที่แลกเปลี่ยนข้อมูลจำนวนมหาศาลกับเครื่องจักรและอุปกรณ์ในระดับอุตสาหกรรม ข้อดีมากมายของเทคโนโลยีนี้คือการเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการสร้างโลกที่ชาญฉลาดและยั่งยืนยิ่งขึ้น

หัวใจสำคัญของ IIoT คือการเชื่อมต่อไร้สาย ไม่ใช่แค่เพียงวิธีการส่งข้อมูล แต่เป็นองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมที่มีผลต่อวงจรชีวิตทั้งหมดของระบบ แอปพลิเคชันในภาคอุตสาหกรรมมักมีข้อกำหนดด้านคุณภาพการบริการที่เข้มงวดในแง่ของความทนทาน ความน่าเชื่อถือ ความหน่วง ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความปลอดภัย

ด้วยเหตุนี้ การเลือกมาตรฐานเครือข่ายที่เหมาะสมที่สุดอย่างรอบคอบจึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดและมอบโซลูชัน IIoT ที่มีประสิทธิภาพ การบูรณาการอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์ แอคชูเอเตอร์ และมิเตอร์อัจฉริยะ เข้ากับโรงงานผลิต เครือข่ายการกระจายพลังงาน โครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำ หรือระบบโลจิสติกส์ขั้นสูง จำเป็นต้องใช้โซลูชันที่สามารถรับประกันความน่าเชื่อถือ ความสามารถในการขยายขนาด และความยั่งยืนทางเศรษฐกิจเป็นเวลาสิบปีขึ้นไป

การเลือกเทคโนโลยีไร้สายที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่ออาจเป็นเรื่องที่ค่อนข้างท้าทาย ก่อนที่จะกล่าวถึงมาตรฐานต่างๆ เรามาทำความเข้าใจปัจจัยสำคัญที่ต้องวิเคราะห์เมื่อเลือกการเชื่อมต่อไร้สายสำหรับ IIoT กันก่อน ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ แถความถี่ หรือสเปกตรัมความถี่ที่สามารถใช้งานได้ ความซับซ้อนและต้นทุนในการติดตั้ง อัตราการส่งข้อมูล ขอบเขตการครอบคลุมของเครือข่าย โครงสร้างเครือข่าย ปริมาณข้อมูลที่ส่งผ่าน และจำนวนอุปกรณ์สูงสุดที่สามารถเชื่อมต่อพร้อมกันได้

สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการพื้นที่ครอบคลุมขนาดเล็ก การใช้มาตรฐาน Bluetooth Low Energy (LE) และ ZigBee ซึ่งจัดอยู่ในประเภทเครือข่ายส่วนบุคคล (PAN) ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ เครือข่าย LPWAN จะเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมากที่กระจายอยู่ตามระยะทางไกลถึงหลายกิโลเมตร โดยมีข้อจำกัดที่เข้มงวดในแง่ของความเป็นอิสระและการครอบคลุมของคลื่นวิทยุ

จุดเด่นของ LPWAN คือการอนุญาตให้โหนดหลายพัน หรือบางครั้งหลายล้านโหนด สื่อสารแบบสองทิศทางกับเกตเวย์ ซึ่งเป็นศูนย์กลางการทำงานของเครือข่าย โดยใช้พลังงานน้อยมากและช่วยลดต้นทุนด้านโครงสร้างพื้นฐาน

อย่างไรก็ตาม เมื่อเปลี่ยนจากทฤษฎีไปสู่การออกแบบระบบอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนในทางปฏิบัติ จะพบว่าเทคโนโลยีที่มีอยู่มีความแตกต่างกันอย่างมาก เครือข่าย WAN ระยะไกล (LoRaWAN) ซึ่งกำหนดและมาตรฐานโดยLoRa Allianceและมาตรฐานเครือข่ายเซลลูลาร์ Narrowband-Internet of Things (NB-IoT) ซึ่งกำหนดมาตรฐานโดย3rd Generation Partnership Project (3GPP) ในปัจจุบันเป็นสองแนวทางที่แตกต่างกันแต่เสริมซึ่งกันและกัน ผลกระทบทางเทคนิคของการเลือกแต่ละแบบส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของคลื่นวิทยุ สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ ความปลอดภัยของข้อมูล และกลยุทธ์ทางอุตสาหกรรมของโครงการทั้งหมด

สถาปัตยกรรมเครือข่ายและรูปแบบการใช้งาน

หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดในการเปรียบเทียบระหว่าง LoRaWAN และ NB-IoT คือสถาปัตยกรรมเครือข่าย และรูปแบบการใช้งานที่สามารถนำมาใช้ในภาคอุตสาหกรรมได้ LoRaWAN ใช้โครงสร้างแบบดาวกระจาย (star-of-stars topology) โดยที่อุปกรณ์ปลายทางสื่อสารกับเกตเวย์ผ่านคลื่นวิทยุ จากนั้นเกตเวย์จะส่งต่อข้อมูลผ่านเครือข่าย IP ไปยังเซิร์ฟเวอร์กลาง

เกตเวย์จะส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่าย ซึ่งมีหน้าที่จัดการเซสชัน การตรวจสอบสิทธิ์ และการกำหนดเส้นทางไปยังแอปพลิเคชัน การแยกโครงสร้างพื้นฐานวิทยุและตรรกะเครือข่ายช่วยให้สามารถใช้งานแบบส่วนตัวซึ่งควบคุมโดยบริษัทได้ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในบริบทอุตสาหกรรมที่มีลักษณะเฉพาะคือนโยบายด้านความปลอดภัยและการบูรณาการกับระบบเดิม LoRaWAN มีศักยภาพมหาศาลในแอปพลิเคชันการวัดอัจฉริยะและการตรวจสอบพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม การสั่นสะเทือน และการใช้พลังงานแบบเรียลไทม์ภายในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งความสามารถในการใช้งานเครือข่ายส่วนตัวช่วยให้สามารถเก็บข้อมูลไว้ภายในขอบเขตขององค์กรได้

ในทางกลับกัน NB-IoT สามารถใช้งานร่วมกับเครือข่ายโทรศัพท์มือถือที่มีอยู่เดิม และใช้ประโยชน์จากส่วนประกอบหลักของ LTE สำหรับการส่งสัญญาณและการจัดการปริมาณการรับส่งข้อมูล อุปกรณ์นี้ทำงานเหมือนกับเทอร์มินัลโทรศัพท์มือถือแบบง่ายๆ ซึ่งตรวจสอบสิทธิ์ผ่านซิมการ์ดหรือ eSIMและได้รับการจัดการโดยผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือ

NB-IoT เหมาะที่สุดสำหรับคุณภาพการบริการ และมีข้อดีในด้านการโรมมิ่ง การจัดสรรทรัพยากร และการจัดการแบบรวมศูนย์ ในทางกลับกัน ก็ต้องพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานของผู้ให้บริการ และไม่รับประกันอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่เทียบเท่ากับ LoRaWAN

NB-IoT มักถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันแบบกระจายขนาดใหญ่ เช่น การวัดระยะไกลและการตรวจสอบสินทรัพย์ตามแนวท่อส่งหรือเครือข่ายการกระจายไฟฟ้า โดยมีข้อได้เปรียบคือการครอบคลุมพื้นที่ที่รับประกันโดยผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือ

ประสิทธิภาพและความหน่วงของวิทยุ

ในทางกายภาพ LoRaWAN ใช้ การมอดูเลชั่น แบบสเปกตรัมกระจายแบบชิป (chirp spread spectrum)ซึ่งช่วยให้สามารถมอดูเลชั่นสัญญาณในช่วงความถี่ที่ค่อนข้างกว้าง ในขณะเดียวกันก็ช่วยเพิ่มความทนทานต่อสัญญาณรบกวนและการแทรกแซง กลไกตัวประกอบการกระจาย (spreading factor) ช่วยให้สามารถปรับอัตราการส่งข้อมูลและความไวของตัวรับสัญญาณได้อย่างไดนามิก ซึ่งเป็นการประนีประนอมที่ยืดหยุ่นระหว่างความเร็วและการครอบคลุม ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีลักษณะเฉพาะคือโครงสร้างโลหะ เครื่องจักรขนาดใหญ่ และสิ่งกีดขวาง ความสามารถในการปรับตัวจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความต่อเนื่องของบริการโดยไม่ต้องเพิ่มกำลังส่งมากเกินไป

NB-IoT ซึ่งใช้เทคโนโลยี LTE เป็นพื้นฐาน ใช้แบนด์วิดท์ 180 kHz และกลไกการทำซ้ำสัญญาณเพื่อปรับปรุงการครอบคลุมในสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เมื่อเทียบกับ LoRaWAN แล้ว NB-IoT โดยทั่วไปให้ความหน่วงที่คาดการณ์ได้มากกว่าและความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงกว่า ในขณะที่ยังคงอยู่ในช่วงการสื่อสารอัตราบิตต่ำ สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการอัปเดตเฟิร์มแวร์แบบไร้สาย (OTA) หรือบันทึกการวินิจฉัยขนาดใหญ่ ความสามารถที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถส่งผลต่อการเลือกสถาปัตยกรรมได้

อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของสแต็ก NB-IoT ส่งผลให้เวลาในการเชื่อมต่อและขั้นตอนการส่งสัญญาณอาจส่งผลต่อการใช้พลังงานและความหน่วงเริ่มต้น ดังนั้น การประเมินประสิทธิภาพจึงไม่สามารถจำกัดอยู่เพียงแค่ปริมาณงานที่ระบุไว้เท่านั้น แต่ต้องพิจารณาถึงวงจรการสื่อสารทั้งหมด รวมถึงการตรวจสอบสิทธิ์และการจัดการข้อผิดพลาดด้วย

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

อุปสรรคสำคัญของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายไร้สายเพื่อรวบรวมและแลกเปลี่ยนข้อมูลคืออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ความเป็นอิสระในการใช้งานถือเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดหลักของความสำเร็จของโครงการสำหรับแอปพลิเคชัน IIoT ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมหลายแห่ง เซ็นเซอร์มักติดตั้งในตำแหน่งที่เข้าถึงยาก ซึ่งการเปลี่ยนแบตเตอรี่มีต้นทุนการดำเนินงานสูง

ด้วยความเรียบง่ายของโปรโตคอลและความเป็นไปได้ในการกำหนดค่าคลาสการทำงานที่แตกต่างกัน LoRaWAN ช่วยให้อุปกรณ์สามารถอยู่ในสถานะพักเครื่องได้เป็นเวลานาน โดยจะเปิดใช้งานเฉพาะในช่วงเวลาส่งข้อมูลสั้นๆ เท่านั้น ซึ่งมีข้อดีในแง่ของต้นทุนและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ เมื่อปริมาณการรับส่งข้อมูลไม่สม่ำเสมอ ก็มีศักยภาพที่จะใช้งานได้นานกว่าสิบปีด้วยแบตเตอรี่ที่มีความจุเพียงพอ เมื่อพิจารณาถึงความเรียบง่ายในการใช้งาน ซึ่งแตกต่างจาก NB-IoT ที่มีต้นทุนสูงกว่า โปรโตคอล LoRaWAN สามารถนำไปใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ราคาประหยัดในท้องตลาดได้อย่างง่ายดาย

NB-IoT ผสานรวมกลไกขั้นสูง เช่น โหมดประหยัดพลังงานและการรับสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่องที่ยาวนานขึ้น ซึ่งออกแบบมาเพื่อลดการใช้พลังงานเมื่ออุปกรณ์ไม่ได้ใช้งานในการสื่อสาร อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนการลงทะเบียนเครือข่ายและการจัดการสัญญาณอาจทำให้เกิดการใช้พลังงานสูงสุดมากกว่า LoRaWAN ดังนั้นจึงควรให้ความสำคัญกับการออกแบบฮาร์ดแวร์ การเพิ่มประสิทธิภาพเฟิร์มแวร์ และการกำหนดค่าพารามิเตอร์เครือข่ายเพื่อให้ได้ระยะเวลาการใช้งานที่เทียบเท่ากัน

ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม มักจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์พลังงานโดยอิงจากรูปแบบการรับส่งข้อมูลที่สมจริง โดยพิจารณาทั้งช่วงการส่ง การรับ การสแตนด์บาย และการปลุกเครื่อง การจำลองทางทฤษฎีต้องได้รับการตรวจสอบความถูกต้องด้วยการทดสอบภาคสนาม เนื่องจากสภาพแวดล้อม อุณหภูมิ และคุณภาพของสัญญาณสามารถส่งผลต่อการใช้พลังงานโดยรวมได้

โดยสรุปแล้ว สำหรับการสื่อสารที่เกิดขึ้นบ่อยมากและความต้องการความหน่วงต่ำมากหรือปริมาณข้อมูลจำนวนมาก NB-IoT คือตัวเลือกที่ดีที่สุด ในขณะที่หากต้องการอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานและต้นทุนที่เหมาะสม LoRaWAN คือตัวเลือกที่ดีที่สุด

ความปลอดภัย การจัดการ และการบูรณาการ

การรักษาความปลอดภัยของข้อมูลและการจัดการวงจรชีวิตของอุปกรณ์เป็นสิ่งสำคัญใน IIoT ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ช่องโหว่อาจส่งผลให้เกิดความเสี่ยงด้านการดำเนินงานหรือทางเศรษฐกิจ ด้วยเหตุนี้ ข้อกำหนด LoRaWAN จึงมีกลไกการตรวจสอบสิทธิ์และการเข้ารหัสในระดับต่างๆ ได้แก่ ระดับอุปกรณ์ เครือข่าย และแอปพลิเคชัน เพื่อรับประกันความสมบูรณ์และความปลอดภัยของการสื่อสาร

LoRaWAN ใช้การเข้ารหัส AES-128 โดยใช้คีย์แยกกันสำหรับเลเยอร์เครือข่ายและเลเยอร์แอปพลิเคชัน เพื่อส่งเสริมการแยกที่ชัดเจนระหว่างการจัดการโครงสร้างพื้นฐานวิทยุและการควบคุมข้อมูลแอปพลิเคชัน

ในทางกลับกัน NB-IoT สืบทอดโครงสร้างพื้นฐานการตรวจสอบสิทธิ์แบบรวมศูนย์จากโลกของโทรศัพท์มือถือ ซึ่งใช้ซิมการ์ดและอัลกอริธึมมาตรฐานระดับ 3GPP มาตรฐานนี้เหมาะสมที่สุดสำหรับการอ่านค่าเซ็นเซอร์ การตรวจสอบ และการจัดการกลุ่มอุปกรณ์ นอกจากนี้ การจัดการอุปกรณ์แบบรวมศูนย์ข้ามแพลตฟอร์มของผู้ให้บริการช่วยให้สามารถจัดเตรียมอุปกรณ์จากระยะไกล อัปเดตข้อมูลประจำตัว และตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ได้อย่างต่อเนื่อง สำหรับโครงการขนาดใหญ่ที่มีอุปกรณ์หลายพันเครื่องกระจายอยู่ทั่วพื้นที่กว้าง โครงสร้างนี้สามารถช่วยลดความซับซ้อนในการดำเนินงานได้อย่างมาก

ในบริบทของการบูรณาการกับระบบอุตสาหกรรมที่มีอยู่ เช่น SCADA และแพลตฟอร์มการประมวลผลแบบเอดจ์ การออกแบบอินเทอร์เฟซระหว่างเครือข่าย LPWAN และเลเยอร์แอปพลิเคชันอย่างรอบคอบเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งในขั้นตอนนี้ การเลือกใช้ระหว่าง LoRaWAN และ NB-IoT ต้องคำนึงถึงความเข้ากันได้กับสถาปัตยกรรม IT และ OT ขององค์กรด้วย

โมดูล LPWAN 

การตรวจสอบและควบคุมเครื่องจักรกลอุตสาหกรรมแบบเรียลไทม์จากระยะไกลสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและป้องกันการหยุดทำงานเพื่อการบำรุงรักษาได้ อีกครั้ง การเลือกใช้โปรโตคอลนั้นเกี่ยวข้องกับประเภทของแอปพลิเคชัน สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการสื่อสารบ่อยครั้งและคุณภาพการบริการสูง NB-IoT จะเหมาะสมกว่า LoRaWAN ส่วนในกรณีที่ต้องการเซ็นเซอร์ราคาประหยัดที่มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่นานสำหรับการตรวจสอบอุปกรณ์ LoRaWAN จะเหมาะสมกว่า โดยทั่วไปแล้ว เนื่องจากมีความต้องการที่หลากหลายในกลุ่มนี้ ทั้ง NB-IoT และ LoRaWAN จึงสามารถใช้งานได้

เรามาพิจารณาโมดูลเชิงพาณิชย์บางส่วนสำหรับการสื่อสารระดับอุตสาหกรรมผ่านเทคโนโลยี LoRaWAN และ NB-IoT กัน

โมดูล NB-IoT จาก u-blox

โมดูล LEXI-R520 ซีรีส์ของ Trasna (เดิมพัฒนาโดย u-blox) เป็นโมดูลขนาดกะทัดรัดพิเศษ (16 × 16 มม.) รองรับมาตรฐานเซลลูลาร์ 3GPP สำหรับ LTE-M และ NB-IoT ครอบคลุมหลายภูมิภาค ใช้พลังงานต่ำในโหมด PSM/eDRX และรวมคุณสมบัติการระบุตำแหน่ง (SpotNow Assisted-GPS) สำหรับแอปพลิเคชัน IoT ที่มีพื้นที่จำกัดและใช้งานได้นาน โมดูลเหล่านี้รองรับการส่งข้อมูลได้สูงสุดประมาณ 1.2 เมกะบิตต่อวินาที และเหมาะสำหรับกรณีการใช้งาน เช่น การวัดระยะทางในอุตสาหกรรม การติดตามทรัพย์สิน และการวัดมิเตอร์อัจฉริยะ [Trasna เข้าซื้อกิจการโมดูล IoT เซลลูลาร์ของ u-bloxในปี 2025]

โมดูลตระกูล Trasna SARA-R5 ซึ่งใช้ชิปเซ็ต UBX-R5 ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของบริษัท ผสานรวมโมเด็มเซลลูลาร์และ GNSS เข้ากับระบบรักษาความปลอดภัยขั้นสูง การรองรับระบบคลาวด์ และการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน โมดูลประเภทนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมในระยะยาวสำหรับการสื่อสาร NB-IoT

โมดูล Quectel LPWA

Quectel นำเสนอ โมดูล NB-IoT และ LTE-Mหลากหลายรุ่นพร้อมรองรับโปรไฟล์เครือข่ายต่างๆ อินเทอร์เฟซมาตรฐาน (UART, GPIO และ ADC) และฟังก์ชันต่างๆ เช่น DFOTA (การอัปเกรดเฟิร์มแวร์ผ่าน OTA) โมดูลในหมวดหมู่นี้ (เช่น BG95, BG77, BC92 และ BG600L-M3) ได้รับการออกแบบมาสำหรับงานอุตสาหกรรมที่ต้องการประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความสามารถในการทำงานร่วมกันกับย่านความถี่ต่างๆ และความง่ายในการผสานรวมฮาร์ดแวร์/ซอฟต์แวร์

โมดูล Murata LoRaWAN

บริษัท Murata Manufacturing Co., Ltd. นำเสนอ โมดูล LoRaWANหลากหลายรุ่น รวมถึงรุ่นที่ใช้ทราน ซีฟเวอร์ SX127xของ Semtech Corp. ซึ่งได้รับการรับรองล่วงหน้าสำหรับย่านความถี่ต่ำกว่า 1 GHz (ISM) และได้รับการปรับแต่งเพื่อการใช้พลังงานต่ำและระยะการสื่อสารที่ไกล ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเครือข่าย LoRa คุณสมบัติเด่น ได้แก่ ความไวในการรับสัญญาณสูง ย่านความถี่ใช้งานในระดับภูมิภาค และการถ่ายโอนข้อมูลในระดับไม่กี่กิโลบิตต่อวินาที เหมาะสำหรับเซ็นเซอร์และโหนด IoT แบบกระจาย

ผลกระทบด้านกฎระเบียบ

มีช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางช่วงที่สามารถใช้งานได้อย่างอิสระโดยไม่ต้องขอใบอนุญาต ซึ่งรวมถึงย่านความถี่อุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และการแพทย์ (ISM) ที่สงวนไว้ในระดับสากลสำหรับภาคอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และการแพทย์ ย่านความถี่ ISM ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ ย่านความถี่ประมาณ 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz, 2.4 GHz และ 5 GHz การเลือกใช้คลื่นความถี่วิทยุมีผลกระทบอย่างมากต่อความน่าเชื่อถือ ต้นทุน และความซับซ้อนในการออกแบบ

โดยทั่วไป LoRaWAN ทำงานในย่านความถี่ที่ไม่ต้องขอใบอนุญาต เช่น 868 MHz ในยุโรป หรือ 915 MHz ในอเมริกาเหนือ การเข้าถึงคลื่นความถี่ที่ไม่ต้องขอใบอนุญาตช่วยให้องค์กรและผู้รวมระบบสามารถติดตั้งเครือข่ายได้โดยไม่ต้องเจรจาขอสิทธิ์ในการใช้คลื่นความถี่ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนเริ่มต้นและเร่งเวลาในการออกสู่ตลาด

ในขณะเดียวกัน การใช้งานคลื่นความถี่ร่วมกันนำไปสู่ข้อจำกัดทางกฎหมาย เช่น ข้อจำกัดเกี่ยวกับรอบการทำงาน และความเสี่ยงต่อการรบกวนจากอุปกรณ์อื่นๆ ที่ทำงานในย่านความถี่เดียวกัน ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีอุปกรณ์ไร้สายหนาแน่น การวางแผนระบบวิทยุและการวางตำแหน่งเกตเวย์อย่างถูกต้องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อหลีกเลี่ยงความแออัดและการสูญหายของแพ็กเก็ตข้อมูล

NB-IoT ใช้คลื่นความถี่ที่ได้รับอนุญาต ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในย่านความถี่ LTE ที่มีอยู่แล้ว ในโหมดสแตนด์อะโลน โหมดอินแบนด์ หรือโหมดการ์ดแบนด์ การเข้าถึงคลื่นความถี่แบบพิเศษช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถควบคุมการรบกวนและคุณภาพการบริการได้อย่างคาดการณ์ได้มากขึ้น ในแอปพลิเคชันที่สำคัญยิ่งยวด เช่น การตรวจสอบสถานีไฟฟ้าหรือโรงงานเคมี ความสามารถในการคาดการณ์ประสิทธิภาพอาจเป็นข้อกำหนดที่ขาดไม่ได้

ความครอบคลุมของ NB-IoT ขึ้นอยู่กับการวางแผนของผู้ให้บริการ และอาจไม่สม่ำเสมอในพื้นที่อุตสาหกรรมห่างไกลและรอบนอก หรือในสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่มีการป้องกันเป็นพิเศษ ในกรณีเหล่านี้ ความสามารถในการออกแบบเครือข่าย LoRaWAN เฉพาะทางจึงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ

อนาคตของการเชื่อมต่อ

การเลือกระหว่าง LoRaWAN ซึ่งได้รับการส่งเสริมโดย LoRa Alliance และ NB-IoT ซึ่งเป็นมาตรฐานของ 3GPP ส่งผลกระทบอย่างมากต่อต้นทุนการใช้งาน ความปลอดภัย การพึ่งพาตนเองด้านพลังงาน และการกำกับดูแลเครือข่าย แต่ละแอปพลิเคชันมีข้อกำหนดเฉพาะของตนเอง ซึ่งนำไปสู่การเลือกใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน

สถาปัตยกรรมแบบไฮบริดที่ใช้ LoRaWAN สำหรับการเชื่อมต่อในพื้นที่ต้นทุนต่ำ และ NB-IoT สำหรับอุปกรณ์ระยะไกลที่ต้องการคุณภาพการบริการสูง สามารถสร้างสมดุลที่เหมาะสมระหว่างการควบคุม การครอบคลุม และต้นทุนการติดตั้ง การพัฒนาไปสู่ ​​5G ยังบ่งชี้ว่า NB-IoT จะยังคงผสานรวมเข้ากับระบบเซลลูลาร์รุ่นต่อไป ในขณะที่ LoRaWAN จะยังคงพัฒนาต่อไปโดยปรับปรุงการโรมมิ่ง ความปลอดภัย และความสามารถในการทำงานร่วมกัน

การตัดสินใจทางเทคนิคขั้นสุดท้ายไม่สามารถขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การออกแบบเพียงอย่างเดียวได้ จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โดยรวมอย่างรอบคอบ ซึ่งรวมถึงการครอบคลุมในระยะยาว การใช้พลังงาน ข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน รูปแบบธุรกิจอุตสาหกรรม ความยั่งยืนทางเศรษฐกิจ ต้นทุนโครงสร้างพื้นฐาน และทักษะภายในองค์กร