LoRa與NB-IOT是目前市場(chǎng)上主流發(fā)展的兩個(gè)低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù),不過(guò)兩者之間到底有什么區(qū)別和不同?哪一個(gè)在未來(lái)的發(fā)展上更具有優(yōu)勢(shì)呢?
LoRa與NB-IoT的對(duì)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(shí)不需要額外付費(fèi)。
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(duì)于遠(yuǎn)距離通信是最優(yōu)的選擇,因?yàn)樘炀€的實(shí)際尺寸和效率是具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)的。
LoRaWAN使用免費(fèi)的非授權(quán)頻段,并且是異步通信協(xié)議,對(duì)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(dú)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(jìng)拍,每MHz價(jià)格超過(guò)5億美金。蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT出于對(duì)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(fèi),需要確保QoS的應(yīng)用場(chǎng)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(xiàng)的話LoRa是不錯(cuò)的選擇。
2、電池壽命和下行延遲
蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的理念是最優(yōu)的頻段利用率,相應(yīng)的就犧牲了節(jié)點(diǎn)成本和電池壽命。相反,LoRaWAN節(jié)點(diǎn)是為了低成本和長(zhǎng)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(gè)重要的因素需要考慮,節(jié)點(diǎn)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(shuō)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景需求進(jìn)行或長(zhǎng)或短的睡眠,而蜂窩等同步協(xié)議的節(jié)點(diǎn)必須定期地聯(lián)網(wǎng)。例如,現(xiàn)在市面上的手機(jī)工作時(shí)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(diǎn)的角度這并不是有效的。蜂窩的調(diào)制(OFDM或者FDMA)需要一個(gè)線性的發(fā)射器來(lái)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào),而一個(gè)線性的發(fā)射器需要的峰值電流比非線性調(diào)制多幾個(gè)數(shù)量級(jí),越高的峰值電流會(huì)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(shì),同時(shí)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(guò)定期地(編程實(shí)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(duì)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(lái)說(shuō)NB-IoT或許是更好的選擇,而對(duì)于需要較低的成本、較高的電池壽命和通信并不頻繁的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)LoRa更好。
3、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和部署時(shí)間表
節(jié)點(diǎn)工作的本質(zhì)需求是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,對(duì)于NB-IoT來(lái)說(shuō)一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)是可以通過(guò)升級(jí)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)部署,但是這種升級(jí)僅限于某些特定的4G/LTE基站,并且花費(fèi)較高。并且這種升級(jí)僅適于已經(jīng)具有4G/LTE覆蓋的城區(qū),對(duì)于偏遠(yuǎn)或者郊區(qū)等沒(méi)有4G覆蓋的來(lái)說(shuō)并不合適。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在16年6月公布,預(yù)計(jì)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(zhǎng)的時(shí)間和努力去探索,但是市場(chǎng)需求和機(jī)會(huì)是否會(huì)等待呢?
LoRa的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)已經(jīng)較為成熟了,產(chǎn)品也處于“蓄勢(shì)待發(fā)”的狀態(tài),同時(shí)全球很多國(guó)家正在進(jìn)行或者已經(jīng)完成了全國(guó)性的網(wǎng)絡(luò)部署。
LoRa產(chǎn)業(yè)鏈一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)環(huán)節(jié)的成員都掌握著自主性,一些大公司正在計(jì)劃創(chuàng)造一種混合型的商業(yè)模型來(lái)部署網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用。但NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)受到頻段、運(yùn)營(yíng)商等限制。
4、設(shè)備成本,網(wǎng)絡(luò)成本和混合模型
對(duì)終端節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō),LoRaWAN協(xié)議比NB-IoT更簡(jiǎn)單,更容易開(kāi)發(fā)并且對(duì)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(fèi),同時(shí)NB-IoT和3GPP一樣是要收稅的?,F(xiàn)階段對(duì)于一部手機(jī)的稅費(fèi)大概是5美元,但這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)顯得太昂貴了,而且如果貿(mào)然的降低稅費(fèi)會(huì)引起手機(jī)等移動(dòng)通信市場(chǎng)的價(jià)格混亂。所以3GPP組織如何權(quán)衡IoT和移動(dòng)通信兩方面稅費(fèi)問(wèn)題也個(gè)大問(wèn)題。
低成本、技術(shù)相對(duì)成熟的LoRa模塊已經(jīng)可以在市場(chǎng)上找到了,并且升級(jí)版還會(huì)接踵而至。LoRa聯(lián)盟沒(méi)有過(guò)多版權(quán)和稅費(fèi)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?,F(xiàn)在市場(chǎng)上的LoRa模塊價(jià)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(wèn)題。而現(xiàn)在一個(gè)LTE模塊的價(jià)格卻很難低于20美元。
相對(duì)于傳統(tǒng)的只依靠“鐵塔”部網(wǎng),對(duì)于IoT和LPWAN來(lái)說(shuō)部署需要使用不同模型以降低支出和運(yùn)營(yíng)成本。LoRaWAN部署花費(fèi)更少,因?yàn)榭梢岳脗鹘y(tǒng)的信號(hào)塔、工業(yè)基站甚至是便攜式家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)進(jìn)行?,F(xiàn)階段一個(gè)塔式的基站價(jià)格大概是1000美元,工業(yè)基站價(jià)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(duì)于NB-IoT來(lái)說(shuō),升級(jí)現(xiàn)有的4G LTE基站的價(jià)格保守估計(jì)每個(gè)不少于15000美元。
LoRa的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(diǎn)與IP網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁(通過(guò)2G/3G/4G或者Ethernet)。每個(gè)網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬(wàn)次各節(jié)點(diǎn)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(dòng)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(cè)距和定位。
LoRa對(duì)距離的測(cè)量是基于信號(hào)的空中傳輸時(shí)間而非傳統(tǒng)的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication),而定位則基于多點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))對(duì)一點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))的空中傳輸時(shí)間差的測(cè)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(chē)、車(chē)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。
作為華為和眾多運(yùn)營(yíng)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(zhēng)的話題不曾間斷。面對(duì)這樣一個(gè)有強(qiáng)勁后臺(tái)的后起之秀,LoRa真的會(huì)被其取代嗎?
從技術(shù)上看,兩者之間其實(shí)并沒(méi)有太大的優(yōu)劣式之分,從應(yīng)用范圍上來(lái)看,兩者其實(shí)很多都是一樣的。區(qū)別在于,NB-IOT采用的是運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一部署覆蓋全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)運(yùn)營(yíng)的方式,而LoRa可以讓企業(yè)搭建屬于自己的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。雖然NB-IoT受到了運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)力支持,不過(guò)并不代表LoRa就會(huì)被輕易取代。
LoRa相對(duì)NB-IoT的好處是已經(jīng)有成熟的商用,而NB-IoT才剛剛開(kāi)始。LoRa和NB-IoT的應(yīng)用可能會(huì)有很多重疊,不過(guò)NB-IoT是由運(yùn)營(yíng)商來(lái)主導(dǎo),要用到運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò),因此數(shù)據(jù)是先上到運(yùn)營(yíng)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(shí)候用LoRa就很合適。