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近期全球低功耗广域网(LPWAN)市场的激增可归因于多个因素。机器学习和M2M通信标准的快速发展发挥了重要作用,加之全球对物联网服务的需求不断增长、低价的LPWAN工具和节能机会的增多。

预计在2022年,全球LPWAN市场的价值将会提升至460亿美元以上(2015年的价值刚刚超过5亿美元)。

虽然Semtech的LoRa技术在这一领域稍早处于领先地位,但NB-IoT(窄带物联网)作为强大的LPWAN标准也正在迅速得到广泛认同(今年1月,Vodafone在西班牙推出商业NB-IoT网络)。

本文对LoRa和NB-IoT进行逐点分析比较,尝试找出哪一个LPWAN协议更具优势:

1、本质

虽然“LoRa”和“LoRaWAN”通常被当做同义词使用,但两者所指并不相同。LoRaWAN是在LoRa技术环境中运行的LPWAN协议标准。而LoRa本身是一种用于物联网通信的调制方式。

另一方面,NB-IoT在2016年中期由3GPP(第三代合作伙伴计划)标准定义,对低数据速率的设备来说优势甚微。

NB-IoT可以独立或通过“带内频谱”的方式实现,它有两个主要的变体——一个由诺基亚、爱立信和英特尔发布;另一个由沃达丰(Vodafone)和华为发布。简而言之,NB-IoT是一种蜂窝标准,而LoRa不是。

2、宽带支持

NB-IoT通常在比LoRaWAN稍高的带宽上工作。3GPP技术的信号带宽要求为180 KHz——比Semtech公司的LoRa技术需要的125 KHz高一点。有趣的是,NB-IoT和LoRa的信号带宽明显高于Sigfox(另一种主流LPWAN标准),后者工作频率为0.1 KHz。

3、所需网关

LoRa需要专用网关才能工作,而NB-IoT则不需要。据华为一位高级官员介绍,NB-IoT的基础设施是直接连接基站和传感器设立的(LoRa架构需要通过网关来完成)。

虽然目前可用的LoRa网关很强大,而且通常价格有竞争力,但仍有额外一些硬件需要管理,因此可能是一个潜在的麻烦。而NB-IoT根本不需要这些。

4、所需频谱

LoRa物联网技术在非授权频谱上工作(Sigfox也是这样)。因此由LoRaWAN支持的应用程序成本低——而电池性反而得到提升(以后会越来越多)。与LoRa的异步协议不同,NB-IoT服务是同步的并使用授权频段(LoRa和NB-IoT都使用低于1GHz的频段)。

频段授权的成本现在并不低——每MHz的成本大于500美元。电信运营商可以选择在防护频段、4G LTE频谱、或者独立网络中部署NB-IoT。

5、生态系统

LoRa的生态系统比NB-IoT或其他蜂窝物联网通信标准的生态系统要强。LoRa已经在许多国家地区被采纳为物联网网络标准,包括美国、澳大利亚、新西兰、中国台湾地区和荷兰(LoRa在印度也很火)。

NB-IoT相比之下是一个“新玩家”,2017年初才在西班牙进行商业首秀(爱尔兰也将使用NB-IoT网络)。LoRa技术的低成本、广范围、多功能在稳定的生态系统和社区支持中具有优势——但在未来几年内,NB-IoT将有很多机会迎头赶上。

6、与不同类型应用程序的适用性

尽管LoRa与NB-IoT之争已经引起了大量的不实消息,但值得注意的是,这两种技术是针对不同类型的终端应用进行的优化。

例如,LoRaWAN适合用于需要较低成本、较高电池寿命和并不需要频繁通信的应用程序或设备(比如说一天几次)。

相比之下,NB-IoT最适合需要较短的下行延迟并且更频繁通信的应用程序。两种物联网协议都有其独特的价值体现——不能互相取代。

7、客户 资料

包括LoRa、NB-IoT和Sigfox在内的IoT/M2M通信标准的主要客户是来自世界各地的电信运营商领导者(SK电讯去年在韩国部署LoRaWAN搭建物联网网络)。

LoRa技术也可以被非电信运营商使用——这是NB-IoT做不到的。众包网络可以轻松访问和实施基于LoRa的物联网解决方案(The Things Network已经这样做了)。NB-IoT的可用性仍然有限。

8、网络覆盖

远程覆盖是NB-IoT和LoRa共同的“独特卖点”,NB-IoT在这方面显然更强大,其覆盖范围可延长至18-21公里,高于LoRa提供的12-15公里覆盖范围。

然而仔细观察可以发现一个有趣的事实:NB-IO在城市运作良好,但在郊区或农村地区(没有强大4G覆盖的任何地方)表现一般。由于LoRaWAN不依赖蜂窝数据或WiFi,其覆盖范围在所有地区都保持相对稳定。

注:LoRa基站建设成本是部署NB-IoT所需的4G-LTE基站成本的一小部分。LoRa所需的较低投资在很大程度上使其处于有利地位。

9、电池性能

这一点也是LoRaWAN表现更好。由于NB-IoT在蜂窝授权频谱上工作,设备必须定时(相对频繁地)进行网络同步,这相应会消耗电量。而基于ALOHA的LoRa架构中不需要这样的网络同步。

在LoRa的异步频段中,终端应用程序精确决定设备的“休眠”时间,因此电池电量可以轻松保存。NB-IoT的线性发射器需要的“峰值电流”比采用非线性调制的LoRa多几个数量级,对电池施加额外压力。

10、数据速率

在这方面,NB-IoT或多或少可以将LoRa甩出局。窄带设置中的平均数据速率为200 Kbps,大约是LoRa工具运行的数据速率的20倍。

NB-IoT的较高数据速率使其成为需要更快速数据吞吐量应用程序的理想选择。LoRa技术做得虽然不错,但NB-IoT仍轻松成为“更快速”应用程序的更高效的物联网协议。

注:另一种LPWAN技术Sigfox的数据速率为100bps,远低于NB-IoT和LoRa。

11、私有网络的可用性

LoRaWAN技术市场刚刚成熟,在公共网络中得到广泛接受。LoRaWAN已经在全球各地部署创建“智慧城市”。虽然NB-IoT也在公共领域很受欢迎,但不像LoRa一样能在私有企业的专有网络中使用。

大型企业可以轻松使用LoRa创建混合型物联网模型,建设“智能设施”并同时使用公共网络处理设备外信息和活动。而NB-IoT只能用于公共网络模式。

12、成本因素

LPWAN协议无论多强大都需要考虑其低成本,否则它们不能是可行的物联网解决方案。LoRa在这方面有优势。LoRaWAN模块的总体成本在8-10美元左右,约为NB-IoT等蜂窝LTE模块价格的一半。

NB-IoT网络的复杂性越高,知识产权相关(授权频段方面)费用更高,提高了NB-IoT的总成本。NB-IoT升级到先进的4G/LTE基站比LoRa通过工业网关或塔顶网关部署更昂贵。随着市场越来越成熟,LoRa技术的成本预计将进一步下降。

13、总结

根据以上的分析可以看出,很难在LoRa和NB-IoT中选出明确的赢家。两者都有其独特的优点和缺点——由于技术上的差异和不同功能,两者完全可以共存——服务于全球物联网市场的不同部分。

可扩展性对于这两种技术来说仍然是一个挑战,两者中是否有一者能成为LPWAN市场无可争议的长期领导者也有待观望。

来源:传感器技术注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!阅读更多内容狠戳这里分享到我来说几句还没有人评论哦,抢沙发吧~文章来源于互联网:LoRa vs NB-IoT:多个角度分析哪种物联网协议更具优势

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