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LoRa與NB-IoT主要對比分析 哪個物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在未來更具優(yōu)勢

行業(yè)新聞 | 2018-07-31 08:48:11
LoRa與NB-IOT是目前市場上主流發(fā)展的兩個低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù),不過兩者之間到底有什么區(qū)別和不同?哪一個在未來的發(fā)展上更具有優(yōu)勢呢?

LoRa與NB-IoT的對比分析:

1、頻段,服務(wù)質(zhì)量和成本
LoRa工作在1GHz以下的非授權(quán)頻段,故在應(yīng)用時不需要額外付費。NB-IoT和蜂窩通信使用1GHz以下的授權(quán)頻段。處于500MHz和1GHz之間的頻段對于遠(yuǎn)距離通信是最優(yōu)的選擇,因為天線的實際尺寸和效率是具有相當(dāng)優(yōu)勢的。
LoRaWAN使用免費的非授權(quán)頻段,并且是異步通信協(xié)議,對于電池供電和低成本是最佳的選擇。LoRa 和 LoRaWAN 協(xié)議,在處理干擾、網(wǎng)絡(luò)重疊、可伸縮性等方面具有獨特的特性,但卻不能提供像蜂窩協(xié)議一樣的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。據(jù)悉授權(quán)的Sub-GHz頻段的競拍,每MHz價格超過5億美金。蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT出于對服務(wù)質(zhì)量(QoS)的考慮,并不能提供類似LoRa一樣的電池壽命。由于QoS和高昂的頻段使用費,需要確保QoS的應(yīng)用場景推薦使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT,而低成本和大量連接是首選項的話LoRa是不錯的選擇。

LoRa與NB-IoT對比分析
 
2、電池壽命和下行延遲
蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的理念是最優(yōu)的頻段利用率,相應(yīng)的就犧牲了節(jié)點成本和電池壽命。相反,LoRaWAN節(jié)點是為了低成本和長電池壽命而生,在頻段利用率方面有一定的欠缺。

關(guān)于電池壽命方面有兩個重要的因素需要考慮,節(jié)點的電流消耗(峰值電流和平均電流)以及協(xié)議內(nèi)容。LoRaWAN是一種異步的基于ALOHA的協(xié)議,也就是說節(jié)點可以根據(jù)具體應(yīng)用場景需求進(jìn)行或長或短的睡眠,而蜂窩等同步協(xié)議的節(jié)點必須定期地聯(lián)網(wǎng)。例如,現(xiàn)在市面上的手機(jī)工作時每1.5s必須與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。在NB-IoT中,這種同步變少但是仍然在定期進(jìn)行,這樣就額外的消耗了電池的電量。

在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中調(diào)制是充分利用頻段的有效手段,但是從節(jié)點的角度這并不是有效的。蜂窩的調(diào)制(OFDM或者FDMA)需要一個線性的發(fā)射器來產(chǎn)生調(diào)制信號,而一個線性的發(fā)射器需要的峰值電流比非線性調(diào)制多幾個數(shù)量級,越高的峰值電流會消耗電池更多的電量。

但同步的通信協(xié)議在較短的下行延遲方面具有優(yōu)勢,同時NB-IoT可以為需要大量數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用提供快速的數(shù)據(jù)傳輸速率。而LoRaWAN的Class B 通過定期地(編程實現(xiàn))喚醒終端以收取下行消息而縮短了下行通信的延遲。
所以對于需要頻繁通信、較短的延遲或者較大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用來說NB-IoT或許是更好的選擇,而對于需要較低的成本、較高的電池壽命和通信并不頻繁的場景來說LoRa更好。
 
3、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和部署時間表
節(jié)點工作的本質(zhì)需求是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,對于NB-IoT來說一個明顯的優(yōu)勢是可以通過升級現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來提供網(wǎng)絡(luò)部署,但是這種升級僅限于某些特定的4G/LTE基站,并且花費較高。并且這種升級僅適于已經(jīng)具有4G/LTE覆蓋的城區(qū),對于偏遠(yuǎn)或者郊區(qū)等沒有4G覆蓋的來說并不合適。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在16年6月公布,預(yù)計模塊將于17年上半年量產(chǎn)發(fā)布。除網(wǎng)絡(luò)部署之外,相應(yīng)的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)鏈的建立還需要更長的時間和努力去探索,但是市場需求和機(jī)會是否會等待呢?

LoRa的整個產(chǎn)業(yè)鏈相對已經(jīng)較為成熟了,產(chǎn)品也處于“蓄勢待發(fā)”的狀態(tài),同時全球很多國家正在進(jìn)行或者已經(jīng)完成了全國性的網(wǎng)絡(luò)部署。LoRa產(chǎn)業(yè)鏈一個突出優(yōu)點是每個環(huán)節(jié)的成員都掌握著自主性,一些大公司正在計劃創(chuàng)造一種混合型的商業(yè)模型來部署網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用。但NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈會受到頻段、運營商等限制。
LoRa與NB-IoT對比分析
4、設(shè)備成本,網(wǎng)絡(luò)成本和混合模型
對終端節(jié)點來說,LoRaWAN協(xié)議比NB-IoT更簡單,更容易開發(fā)并且對于微處理器的適用和兼容性更好。NB-IoT的調(diào)制機(jī)制和協(xié)議比較復(fù)雜,這就需要更復(fù)雜的電路和更多的花費,同時NB-IoT和3GPP一樣是要收稅的?,F(xiàn)階段對于一部手機(jī)的稅費大概是5美元,但這對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說顯得太昂貴了,而且如果貿(mào)然的降低稅費會引起手機(jī)等移動通信市場的價格混亂。所以3GPP組織如何權(quán)衡IoT和移動通信兩方面稅費問題也個大問題。

低成本、技術(shù)相對成熟的LoRa模塊已經(jīng)可以在市場上找到了,并且升級版還會接踵而至。LoRa聯(lián)盟沒有過多版權(quán)和稅費的限制使得在LoRa產(chǎn)業(yè)鏈下模塊低于4美元是十分可觀的。現(xiàn)在市場上的LoRa模塊價格一般在7-10美元,但是隨著技術(shù)的成熟度提高4-5美元并不是大問題。而現(xiàn)在一個LTE模塊的價格卻很難低于20美元。

相對于傳統(tǒng)的只依靠“鐵塔”部網(wǎng),對于IoT和LPWAN來說部署需要使用不同模型以降低支出和運營成本。LoRaWAN部署花費更少,因為可以利用傳統(tǒng)的信號塔、工業(yè)基站甚至是便攜式家庭網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行?,F(xiàn)階段一個塔式的基站價格大概是1000美元,工業(yè)基站價格低于500美元,而家庭式的網(wǎng)關(guān)只需要100美元左右。但是對于NB-IoT來說,升級現(xiàn)有的4G LTE基站的價格保守估計每個不少于15000美元。

LoRa的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1---大大的改善了接收的靈敏度,降低了功耗
高達(dá)157db的鏈路預(yù)算使其通信距離可達(dá)15公里(與環(huán)境有關(guān))。其接收電流僅10mA,睡眠電流200nA,這大大延遲了電池的使用壽命。

2---基于該技術(shù)的網(wǎng)關(guān)/集中器支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理,系統(tǒng)容量大。
網(wǎng)關(guān)是節(jié)點與IP網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬次各節(jié)點之間的通信(假設(shè)每次發(fā)送10Bytes,網(wǎng)絡(luò)占用率10%)。如果把網(wǎng)關(guān)安裝在現(xiàn)有移動通信基站的位置,發(fā)射功率20dBm(100mW),那么在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右,而在密度較低的郊區(qū),覆蓋范圍可達(dá)10公里。

3---基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測距和定位。
LoRa對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間而非傳統(tǒng)的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication),而定位則基于多點(網(wǎng)關(guān))對一點(節(jié)點)的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達(dá)5m(假設(shè)10km的范圍)。

這些關(guān)鍵特征使得 LoRa技術(shù)非常適用于要求功耗低、距離遠(yuǎn)、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等等應(yīng)用和領(lǐng)域。

 LoRa與NB-IoT對比分析

作為華為和眾多運營商力推的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù),NB-IoT一經(jīng)推出就受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注,LoRa和NB-IoT之爭的話題不曾間斷。面對這樣一個有強(qiáng)勁后臺的后起之秀,LoRa真的會被其取代嗎?
 
從技術(shù)上看,兩者之間其實并沒有太大的優(yōu)劣式之分,從應(yīng)用范圍上來看,兩者其實很多都是一樣的。區(qū)別在于,NB-IOT采用的是運營商統(tǒng)一部署覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費運營的方式,而LoRa可以讓企業(yè)搭建屬于自己的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)運營。雖然NB-IoT受到了運營商的強(qiáng)力支持,不過并不代表LoRa就會被輕易取代。
 
LoRa相對NB-IoT的好處是已經(jīng)有成熟的商用,而NB-IoT才剛剛開始。LoRa和NB-IoT的應(yīng)用可能會有很多重疊,不過NB-IoT是由運營商來主導(dǎo),要用到運營商的網(wǎng)絡(luò),因此數(shù)據(jù)是先上到運營商那里,許多企業(yè)或許不愿意把自己的數(shù)據(jù)給到別人,所以這些企業(yè)寧愿部署自己的私有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),這時候用LoRa就很合適。