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超全分析看懂 LoRaWAN VS NB-IoT 优劣

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物联网 (IoT) 在不断地改变我们连接和与设备交互的方式,在构建智能化解决方案方面有许多网络可以选择。最受关注的低功率广域网 (LPWAN) 是窄带物联网 (NB-IoT) 和 LoRaWAN。


物联网就是要使用适合的技术解决现实中的问题并提高效率。在创建一个物联网应用时,需要考虑几个方面因素,包括 LPWAN 连接。我们今天就将 LoRaWAN 和 NB-IoT 技术来做个比较。


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NB-IoT 使用蜂窝网络的基础设施在云端和设备之间远距离进行通信,并与 LTE 移动网络相兼容。


LoRaWAN 使用 Sub-1 GHz 免申请许可无线频段来实现传感器和云端的网络和应用服务器之间的 LPWAN 通信。LoRa 模块和无线 RF 技术 (LoRa 技术) 正在迅速成为物联网事实上的平台,由于其距离远和低功耗的特点在许多垂直行业中实现了各种各样的应用解决方案。


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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。


不过,随着市场越来越成熟,相信 LoRa 和 NB-IoT 总体成本都会大幅降低。


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NB-IoT 和 LoRa 目前都还处于发展的起步阶段,需要各方的投入和共同的发展。当大规模部署成为一种现实可能的时候,NB-IoT 和 LoRa 模组成本自然也会进一步降低。


就技术方案而言,在短时间内,NB-IoT 和 LoRa 肯定会并行,有共同点、各有优点、各有缺点,很难说谁压倒谁,但是,如果受到技术方案以外的因素影响,比如赢利模式的创新,与应用行业的紧密结合,借助行业的影响力,那么什么都有可能。在这新一波的物联网发展的行情中,先把项目落地,才有赢得先人一步的机会。


NB-IoT 和 LoRa 不仅仅需要产品的创新,更需要项目应用的创新。


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LoRaWAN

LoRaWAN 是由 LoRaAlliance 支持的,是一个由 500 多名成员组成的开放的非营利性协会。其成员密切合作并分享经验,促进和推动了 LoRaWAN 协议的成功,成为了安全的运营商级的物联网 LPWAN 连接的领先开放的全球标准。


NB-IoT

NB-IoT 由 3GPP 和 GSMA 两家电信标准协会支持,他们都有促进移动网络和设备利益的共同目标。


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LoRaWAN 

针对超低功耗和远程应用进行了优化。因此,运行在免申请许可的 ISMSub-1 GHz 频谱上的网络,网络运营商和设备制造商都可以免费访问。


NB-IoT

NB-IoT 使用蜂窝频谱网络,针对频谱效率进行了优化,频段使用的许可费用非常高,而且也仅限于少数运营商。


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据 LoRa 联盟称,目前已有 49 个国家 83 家公共网络运营商正在使用 LoRaWAN,还有更多的私营企业也在使用 LoRaWAN 网络。


GSMA

GSMA 是代表 NB-IoT、LTE 和其他移动网络利益的组织,据其称未来将会有 40 个国家推出 NB-IoT 网络。


LoRaWAN

LoRaWAN 网络提供高度灵活的部署。可以安装在公共、私有、或混合网络中、室内或室外。LoRaWAN 信号能够穿透到城市的基础设施中,在农村开放的环境中每个网关可以覆盖 30 英里(约 48.3 公里)。


NB-IoT

NB-IoT 使用了 LTE 蜂窝基础设施,是室外公共网络,需要有 4G/LTE 蜂窝铁塔的部署。如果传感器超过了基站的覆盖范围,基站不容易移动。


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1、LoRaWAN 提供发射电流

LoRaWAN 在 10dBm 时提供 18mA 的发射电流,在 20dBm 时提供 84mA 的发射电流。调制上差异可以使得 LoRaWAN 能够支持非常低成本的电池,包括纽扣电池。


2、NB-IoT 电流消耗

NB-IoT 传感器在 23dBm 时电流消耗~220mA,在 13dBm 时电流消耗 100mA,这意味着它需要更多电能才能运行,需要更频繁的电池更换或更大容量的电池。


3、LoRaWAN 提供较低成本和电池寿命

LoRaWAN 为远程传感器提供较低的传感器 BOM 成本和电池寿命。接收电流约 5 mA,总体功耗降低 3-5 倍。


4、NB-IoT 开销影响

NB-IoT 接收电流约~40mA。蜂窝网络和设备之间的通信平均消耗超过 110mA,一次通信持续数十秒。对于需要工作 3 年、5 年或 10 年以上的设备的电池寿命,协议开销有明显影响。


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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-IoT 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。


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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。



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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。


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1、LoRaWAN 可以支持移动传感器

LoRaWAN 可以支持移动传感器,跟踪资产从一个地方移动到另一个地方。即使没有 GPS,对于许多应用来说也可以得到足够高的精度。


2、NB-IoT 目前受限于空闲模式小区重选

NB-IoT 目前受限于空闲模式小区重选,没有对移动资产跟踪做优化。


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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。



本文转自:北京物联网智能技术应用协会    

标签:5G影响

精彩评论20

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孙永生 发表于 2019-10-10 09:46:37 来自手机 | 显示全部楼层
学习!

ydxydx111@139.com 发表于 2019-10-13 16:06:35 来自手机 | 显示全部楼层
学习了

陈涛 发表于 2019-10-17 17:20:33 来自手机 | 显示全部楼层

王萍 发表于 2019-10-17 22:15:59 来自手机 | 显示全部楼层
学习了

王霞 发表于 2019-10-18 08:10:14 来自手机 | 显示全部楼层
5G的功能,就像神仙。

王晓 发表于 2019-10-18 22:26:11 来自手机 | 显示全部楼层
梦想与现实更近一步

李卫权 发表于 2019-10-19 09:13:29 来自手机 | 显示全部楼层
生态系统管理

李卫权 发表于 2019-10-19 09:40:16 来自手机 | 显示全部楼层
移动网络兼容

王东升 发表于 2019-10-20 22:31:08 来自手机 | 显示全部楼层
不分伯仲

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