リモートアラームの到着が遅れた場合、問題が信号強度だけであることはほとんどありません。ポーリング サイクル、デバイスのスリープ モード、ゲートウェイ バックホール、通信事業者の依存関係、および回復手順はすべて、状況が悪化したときにオペレーターが使用可能なデータを受信できるかどうかを決定します。 LoRaWAN はバッテリー効率の高いアップリンクを優先し、デバイス クラスを使用してダウンリンクの可用性を管理しますが、セルラー IoT オプションは遅延とカバレッジ動作が異なります。
どちらかを選択する したがって、 SCADA 無線と LoRaWAN およびセルラーは、ヘッドラインの範囲ではなく、運用上の影響を比較することを意味します。今後の比較は、固定制御サイト、高密度センサー ネットワーク、モバイル資産、および停止に敏感な運用を最適なアーキテクチャと照合するのに役立ちます。
システムが伝送する必要があるメッセージから始めます。固定ユーティリティまたは産業ネットワークは、リモート端末ユニットを頻繁にポーリングし、アラームを収集し、確認応答を確認し、オペレータ コマンドを送信する場合があります。そのトラフィックは、ロード、再試行ルール、タイミングをプロセスに合わせて設計できるパスを優先します。オペレーターがマスター ステーション、リモート無線、リピータ、およびポーリング プランを制御するため、多くの場合、プライベート SCADA 無線が開始点となります。
LoRaWAN はさまざまなワークロードに適合します。これは、小さなパケットを送信するバッテリー駆動のデバイス向けに最適化されており、その標準アーキテクチャではアップリンク トラフィックが支配的になることが予想されます。ゲートウェイは IP 経由で中央ネットワーク サーバーにメッセージを中継するため、即時のダウンリンク制御が優先事項ではない場合に、定期的にレポートを行う多くの固定センサーに適しています。
資産が分散、移転、またはプライベート サービス エリアを超えて移動する場合、セルラーは魅力的になります。各サイトは、通信事業者が地域全体に無線ネットワークを構築しなくても接続できます。ただし、カバー範囲、復旧の優先順位、エンドツーエンド ルートの一部については、SCADA チームの管理外のままです。
テーブルはフィールドを絞り込みますが、ネットワークを選択することはできません。パフォーマンス仕様ではなく、スクリーニング ツールとして使用してください。実際のパフォーマンスは、完全なアラーム パス、物理的な設置、およびいずれかのコンポーネントが失われた場合の結果によって決まります。
SCADA 遅延は、ある無線コネクタから別の無線コネクタまでではなく、フィールド イベントから実行可能な指示または完了したコマンドまでの間で測定される必要があります。合計には、RTU スキャン サイクル、ポーリングまたはレポート間隔、チャネル アクセス、パケット通信時間、再送信、ゲートウェイまたはキャリアの処理、バックホール、サーバー処理、およびアプリケーションの更新が含まれます。
デバイスがスリープしている場合、マスターのポーリング頻度が低い場合、または信号が弱い状態でパケットの繰り返しが必要な場合は、通常のリンクが高速であっても、アラームの送信が遅くなる可能性があります。したがって、日常的なテレメトリ、優先アラーム、確認応答、および制御コマンドには、個別のタイミング要件が必要です。 5 分間のメーター更新は許容される場合がありますが、ポンプトリップアラームは数秒以内の配信と確認が必要な場合があります。例外レポートには定義済みの再試行ウィンドウも必要です。パケット損失により次の試行が数分間延期される場合、最初の試行を迅速に行ってもほとんど意味がありません。
プライベート SCADA 無線ネットワークでは、オペレータがトラフィック モデルを制御するため、より予測可能なタイミングを提供できます。ポーリング サイクルはリモート サイトの数に一致させることができますが、チャネル プラン、再試行制限、リピータ パス、および負荷はローカル エンジニアリングの制御下に残ります。
予測可能性はまだ獲得する必要があります。フェードマージンの低下、干渉、アンテナの損傷、またはリピータの過負荷により、応答時間が長くなる可能性があります。容量の計算には、通常のポーリング、同時アラーム バースト、再試行、診断、および将来の拡張を含める必要があります。
WDS SCADA シリーズは RS-232 および RS-485 の透過伝送をサポートし、IP バリアントによりイーサネット接続が追加されます。一部のユニットは、連続運転とネットワーク全体の診断もサポートしています。これらの機能により、既存の RTU への接続が簡素化され、プライベート通信パスの可視性が向上しますが、リンク バジェットやトラフィックの計算に代わるものではありません。
LoRaWAN の遅延はデバイスの動作と密接に関係しています。クラス A デバイスはアップリンク後に受信ウィンドウを開くため、要求されていないダウンリンクは通常、デバイスが送信するまで待機します。クラス B はスケジュールされた受信機会を追加しますが、クラス C はデバイスが送信していないときに受信機を開いたままにし、より高い電力使用を犠牲にして遅延を削減します。
クラスを選択しても、通信時間、輻輳、ゲートウェイ、またはバックホールの遅延は解消されません。のために SCADA 無線と LoRaWAN の 計画、定期的な測定、および例外レポートは LoRaWAN と自然に連携しますが、頻繁な確認応答と時間に敏感なコマンドは慎重なテストが必要です。テストでは、最終クラス、レポート間隔、ペイロード、確認ポリシー、およびゲートウェイ負荷を使用する必要があります。
携帯電話の遅延は 1 つの固定された数値ではありません。継続的に接続されているデバイスは迅速に応答する可能性がありますが、省電力モデムは、弱いカバレッジでウェイクアップ、サービスの再開、登録、または送信の繰り返しを必要とする場合があります。キャリア ルーティング、VPN 処理、クラウド アプリケーションによってさらに遅延が発生する可能性があります。サービングセル間のハンドオーバーは、特にアプリケーションが継続的なセッションを想定している場合、資産の移動にも重要になる場合があります。
LTE-M は通常、NB-IoT よりも低い遅延と高いスループットをサポートします。 NB-IoT は、低スループットのデバイス、拡張されたカバレッジ、および遅延耐性が優れたアプリケーションに重点を置いています。フィールドテストでは、意図した電力状態、アンテナの配置、信号レベル、レポートパターン、アプリケーションルートを再現する必要があります。
プライベートラジオのカバレッジは作成されるものであり、購入されるものではありません。アンテナの高さ、ゲイン、ケーブル損失、受信機の感度、地形、フレネル ゾーンのクリアランス、建物、植生、ローカル ノイズ、フェード マージンによって、パスが使用可能かどうかが決まります。リピータはサービスエリアを再構築できますが、電力供給サイトとメンテナンスの義務が追加されます。それらの配置は、障害によってリモート ステーションのブランチ全体が切断される単一のリレーの作成を避ける必要があります。
最大距離の数値はスクリーニングの入力値であり、合格基準ではありません。テストでは、最終周波数、データ レート、アンテナ、取り付け高さ、エンクロージャ、ポーリング負荷、およびパケット成功ターゲットを使用する必要があります。必要に応じて、季節の紅葉や産業活動の変化も考慮する必要があります。
所有することは利点であると同時に負担でもあります。オペレーターは、アンテナを上げ、リピータの位置を変更し、予備品をストックし、修理の優先順位を付けることができます。同じチームが、給電線、タワーサイト、雷保護、バックアップ電源、およびマスターインフラストラクチャを保守する必要があります。
LoRaWAN のカバレッジにはいくつかの層があります。エンドデバイスにはゲートウェイへの実行可能なパスが必要です。ゲートウェイには電力が供給され、ネットワーク サーバーに接続されたままでなければなりません。また、サーバーは依然としてトラフィックをアプリケーションにルーティングする必要があります。標準の LoRaWAN アーキテクチャでは、ゲートウェイは、IP バックボーンを介してネットワーク サーバーにパケットを渡す物理層フォワーダーとして機能します。
このアーキテクチャが、LoRa と LoRaWAN を分離する必要がある理由です。 WDS LoRaData 内蔵無線およびモジュールは、透過的な低速データ用に LoRa スペクトラム拡散テクノロジーを使用し、リレー ネットワーキングをサポートしますが、完全な LoRaWAN ゲートウェイおよびサーバー システムではありません。公開された範囲は調査入力として扱われ、必要な信頼性レベルで検証される必要があります。ゲートウェイ ダイバーシティにより受信を改善できますが、これは追加のゲートウェイに独立した電源、バックホール、および適切な場所がある場合に限られます。
セルラーを使用すると、広域インフラストラクチャを構築する必要がなくなりますが、マップでは、地上のモデム、金属製のキャビネット内、産業構造物の背後、またはサポートが不十分な帯域で動作しているモデムを完全に表現することはできません。受け入れテストでは、意図したモデム、アンテナ、ケーブル、エンクロージャ、電力モード、および設置高さを使用する必要があります。
エンジニアは、単に登録を確認するのではなく、長期間の信号品質を記録し、メッセージ配信をテストする必要があります。胸の高さでの電話の測定値は、最終的なアンテナ位置での測定値の代わりにはなりません。 Cellular の主なカバレッジ利点は依然としてモビリティですが、オペレータはセル サイトを直接修復したり、キャリア コアを変更したり、復旧優先順位を設定したりすることはできません。
どのアーキテクチャでも障害が発生する可能性はありますが、障害ドメインは異なります。プライベート SCADA 無線は、フィールド電力、アンテナ、給電線、リピータ、マスター ステーション、および RF ルートに依存します。 LoRaWAN は、ゲートウェイの電力、IP バックホール、ネットワーク サーバーの可用性、およびアプリケーションの接続性を追加します。携帯電話は、ローカル信号、モデム登録、セル サイトの電力、タワー バックホール、キャリア コア サービス、プロビジョニング、および外部アプリケーション ルートに依存します。
この影響は 3 つの質問に分けられる必要があります。制御室はライブの可視性を失いましたか、データは後で回復されますか、そして遠隔制御も失われましたか?これらの結果は同等ではありません。サイトでは、通信が利用できない間も安全にローカル オートメーションを継続することができます。また、リンクが機能していないとオペレーターの応答が必要になる場合もあります。停止計画では、オペレータが古いデータを現在の状態と取り違えないように、古い値を表示する方法も定義する必要があります。
プライベート インフラストラクチャにより、組織はスペア、診断、修理の優先順位を直接制御できます。公共インフラは所有資産を削減しますが、復旧は外部オペレーターに委ねます。通信システムは電力、IT サービス、バックアップ発電用の燃料にも依存しているため、地域的な事故が無線リンクを超えて連鎖的な障害を引き起こす可能性があります。
回復力のある設計は、2 番目のモデムではなく、プロセスの結果から始まります。エンジニアリング チームは以下を確立する必要があります。
● 最大許容アラームおよびコマンド遅延。
● 通信が失われたときに、どのコントロールをローカルに維持する必要があるか。
● RTU がリカバリ後にタイムスタンプを付けて転送できるデータの量。
● 各障害箇所を診断し、修復できるのは誰ですか。
● アラームの見逃しやコマンドの遅延による運用コスト。
障害モードが許容できる場合、単一のネットワークが合理的です。プライベート SCADA 無線は、制御されたタイミングとカバレッジを重視する固定運用に適しています。 LoRaWAN は、多くの低電力エンドポイントにわたる遅延耐性のあるセンシングに適していますが、プライベート カバレッジが不均衡になる分散したモバイル資産やモバイル資産に適しています。
ハイブリッド設計は、回避される停止コストが追加される複雑性を超える場合に正当化されます。一般的なパターンには、セルラー バックアップを使用した SCADA 無線、セルラー ゲートウェイ バックホールを使用した LoRaWAN センサー アクセス、または重要なサイト用にプライベート無線を保持したプライマリ パスとしてのセルラーが含まれます。パスは完全に独立している必要があります。電力を共有するリンク、タワー、ルーター、バックホール、またはアプリケーション サーバーが同時に障害を起こす可能性があります。フェイルオーバー ロジックでは、検出時間、ルート選択、アラーム処理、データ調整、およびプライマリ パスに戻る条件を指定する必要があります。
グレースフル デグラデーションは、多くの場合、別の無線単独よりも回復力を高めます。また、通信インシデントがプロセス制御インシデントになる可能性も低くなります。ローカルの安全状態ロジック、優先アラーム キュー、ストア アンド フォワード データ、バックアップ電源、リンク健全性アラーム、二次相互接続、導通手順、およびスケジュールされたフェールオーバー テストにより、通信が戻る前にプロセスが保護されます。
適切なアーキテクチャは、アラームがどれくらい早く到着する必要があるか、資産がどこに配置されているか、および停止中に何が動作し続けなければならないかによって決まります。 SCADA 無線は固定サイトの制御を強化し、LoRaWAN は小規模で遅延に強いセンサー トラフィックに適し、セルラーは広範囲に分散した機器やモバイル機器をサポートします。したがって、SCADA 無線と LoRaWAN の決定は、実際の遅延、カバレッジ、および回復要件に照らしてテストする必要があります。
Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. は、すべてのアプリケーションを同じ通信モデルに強制することなく、プライベート テレメトリ リンク、センサー接続、および回復力のあるネットワーク設計をサポートできる SCADA デジタル データ無線と LoRa ベースの伝送製品を提供しています。
A: LoRaWAN は定期的なモニタリングや小さなセンサー メッセージに適していますが、クラス A のダウンリンクはアップリンクを待つ場合があります。タイムクリティカルな制御には、通常、クラス C、プライベート無線、または別の応答性の高いパスが必要です。
A: SCADA 無線は通常、予測可能なポーリングとコマンドを必要とする固定サイトに適合します。 LoRaWAN は、ゲートウェイ経由で遅延に強い小さなパケットを送信する多くの低電力センサーに適しています。
A: LoRaWAN は、ゲートウェイのカバー範囲内で、携帯電話の固定式低データ センサーを置き換えることができます。セルラーは、モバイル資産、より広い公衆カバレッジ、および頻繁なダウンリンクを必要とするアプリケーションにとって、依然としてより実用的です。
A: 適切に設計された SCADA 無線は、予測可能なタイミングを提供します。携帯電話は継続的に接続すると高速になりますが、LoRaWAN の遅延はデバイス クラス、通信時間、混雑、バックホールによって異なります。
A: どちらもカバー範囲が全体的に優れているわけではありません。 LoRaWAN は、ゲートウェイの配置、地形、アンテナ、無線条件によって異なります。携帯電話のパフォーマンスは、通信事業者の展開、デバイスの機能、容量、および設置条件によって異なります。
A: ローカル電源と RF パスが利用可能な状態であれば、プライベート SCADA 無線は継続することができます。 LoRaWAN とセルラーは、ゲートウェイ、バックホール、サーバー、タワー、またはコアネットワークの依存関係によって障害が発生する可能性もあります。