В этот момент любопытный специалист задастся вопросом “Почему бы не сделать безлицензионную LPWAN систему синхронной?”. Элементы синхронизации есть в протоколе LoRaWAN – это работа устройств в классе «B». Существуют синхронные UNB системы в области охранной техники – это система «Базальт» производства Альтоники. Есть активные попытки разработки новых LPWAN технологий на основе синхронного канала, например, протокол SNBWAN.
У синхронных систем есть очевидное преимущество – шлюз регулирует параметры доступа каждого КУ ( конечного устройства) к сети, что разрешает значительно увеличить пропускную способность и уменьшить время ожидания передачи сообщения по обратному каналу.
Однако, у синхронных систем есть обратная темная сторона медали, которой и является сама необходимость синхронизации всех КУ. В синхронных LPWAN ведущая роль управления всей тактикой работы отдана обратному каналу системы, который строго задает режим работы каждого конечного устройства.
Побочными эффектами синхронизации в безлицензионной LPWAN будут:
1.Слабая устойчивость канала к внешним воздействиям. Канал синхронизации постоянно работает, его легко прослушать, любое нарушение работы ведет к катастрофическим последствиям во всей системе. Злоумышленнику достаточно испортить небольшой кусочек в канале синхронизации (это можно сделать, не нарушая никаких законов) и сеть упадет.
2.Проблема с синхронизацией шлюзов между собой. В классе «B» LoRaWAN работа шлюзов очень точно синхронизирована между собой по времени, они передают маяки времени только одновременно на одной частоте и их сигналы накладываются друг на друга – значит всегда будет мертвая зона, где они подавят друг друга и КУ не будет слышать ни одного. Разнесение сигналов шлюзов по частоте и времени сильно усложняет организацию работы системы, особенно, в динамике - мы приходим к структуре сотовой связи со всеми вытекающими издержками.
3.Синхронизация перемещающихся КУ. В синхронных системах надо постоянно следить и управлять каждым КУ, сложности возникают с появлением каждого нового устройства в зоне работы шлюза, это становится критично для движущихся объектов от шлюза к шлюзу – у КУ возникает необходимость постоянно регистрироваться в зоне нового шлюза, а это как минимум, дополнительные затраты энергии и загрузка радиоэфира.
4.Перекрытие зоны приема шлюзов. Зоны работы соседних шлюзов как правило перекрываются между собой и сообщение от одного КУ могут принимать несколько шлюзов одновременно – не понятно, как эффективно организовать синхронизацию, чтобы соседние устройства не мешали другому шлюзу.
5.Безопасность. Канал синхронизации практически невозможно зашифровать. Это уязвимый элемент для атак на безопасность сети.
6. Засорение эфира. Постоянная работа передатчика шлюза, расположенного в высокой точке, распространяет сигнал на большую площадь покрытия, и создает на порядки больше помех в окружающем эфире, чем помехи от конечных устройств, расположенных на уровне земли или в помещениях.
Издержки использования синхронизации в LPWAN слишком велики и синхронные системы используют там, где это оправдано. Например, класс “B” в LoraWAN сейчас практически никем не используется.
Для увеличения же пропускной способности прямого канала асинхронной LPWAN достаточно поставить еще один дополнительный разнесенный шлюз, это увеличит и пропускную способность системы, и надежность ее работы за счет параллельного приема.