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物聯網時代,NB-IoT與LoRa終有一戰

2019-08-08 09:36 與非網
關鍵詞:NB-IoTLoRa通信

導讀:近年來,全球物聯網各種技術層出不窮,尤其是低功耗廣域接入(LPWAN)技術,發展得非常迅猛。

近年來,全球物聯網各種技術層出不窮,尤其是低功耗廣域接入(LPWAN)技術,發展得非常迅猛。

在低功耗廣域物聯網領域,行業主要以NB-IoT與LoRa兩種技術爲主,支撐各行各業互聯,也開創智能電表、共享空調等多種創新業務。

筆者在前幾天文章《一文讀懂NB-IoT的現狀、挑戰和前景》、《物聯網中的LoRa,到底是個什麽鬼?》中分別概括了NB-IoT與LoRa兩種技術的特點和發展現狀。

業內人士經常將兩種技術拿來進行比較,哪種技術更適合國內市場發展的討論也在持續,對于要建設物聯網的垂直行業企業而言,如何選擇兩種技術,本篇文章試著來找一下答案。

LoRa和NB-IoT發展現狀

隨著近幾年的快速發展,LoRa和NB-IoT在廣覆蓋上都取得了長足的進展,NB-IoT目前已經完成了全國超過300多個城市的覆蓋,終端連接數已經超過5000萬,且每年以千萬級數量遞增,覆蓋行業包括智慧城市、環保、農業、醫療、物流等各行各業。

而LoRa也在全國多點開花。LoRa作爲比NB-IoT更早出現的技術,也受到一些垂直行業市場的關注。同時,一些互聯網企業選擇推動LoRa技術發展,意圖借LoRa技術開辟IoT新路。

如今,雙方都需要尋找新的增長場景,而智能家居、工業互聯網市場方興未艾,無論是市場未來的發展廣度還是深度都值得各種技術投入大力發展。因此,誰能占據市場領先地位,能夠獲得更多的産業鏈支持,形成更爲完善的生態系統,就能在未來獲得更大的贏面。

同爲廣域物聯網技術的LoRa和NB-IoT在這種短距離覆蓋場景中都具有先天優勢,覆蓋面積廣、功耗低、有著強大的管理平台、豐富的終端種類以及大量的産業鏈上下遊支持。

IHS Markit報告指出,曾經廣泛開放的LPWAN市場領域開始明顯緊縮,不過仍處于初期發展階段。2018年只有1.5億個LPWAN鏈路被布署,到2023年LoRa與NB-IoT可望占據所有LPWAN鏈路的86%,其中LoRa可能會獲得更多私有網絡采用,NB-IoT則主要應用于公共網絡。

NB-IoT特點

NB-IoT在帶寬和成本上優勢明顯,構建于蜂窩網絡,只消耗大約180KHz的帶寬,可直接部署UMTS網絡、LTE網絡和GSM網絡,很容易實現網絡的升級。同時,相對于4G網絡,它支持的待機時間長,連接高效,而且聯網設備的電池壽命很高。

NB-IoT的優勢應用場景:正是因爲NB-IoT技術成本低、功耗低,所以在定位、水表和停車等領域應用很廣泛,如共享單車裏就有內置NB-IoT模組,實現物聯網通訊。

更重要的是,NB-IoT背靠運營商對于室內場景覆蓋有著天然的優勢。確定的頻譜資源,並可利用運營商原有的室分系統完成覆蓋,可通過融合套餐,設備體驗等方式將NB-IoT設備推入到用戶家庭當中。廣泛應用于如智能家居、智能零售和智慧城市等行業中。

NB-IoT雖然優勢明顯,但在國內的發展現狀是缺乏一個統一的開放産業平台,同時標准、芯片、網絡和相關的應用層廠商以中小企業爲主,還需要壯大自身聯盟的實力,打造強大的生態。

LoRa特點

目前在國內,由于備受國家政策、電信運營商和業內大廠的青睐,NB-IoT技術的發展可謂如火如荼。相比而言,此前因頻段授權問題沉寂許久的LoRa技術低調很多。

然而,隨著阿裏巴巴和中國鐵塔合作,以及騰訊等互聯網巨頭宣布加入LoRa聯盟的消息又爲該産業注入一支“強心劑”,LoRa技術或將在國內迎來又一個春天。

LoRa的一大特點是在同樣功耗下比其它無線方式傳播的距離更遠,實現了低功耗和遠距離的統一,LoRa網絡主要由基站(也可以是網關)、服務器、LoRa終端和物聯網雲四部分組成,其特點是應用端和服務器端數據雙向傳遞。

LoRa的優勢是超低功耗和多信道數據傳輸,增加了系統數據容量,網關和終端系統能夠支持測距和定位,非常適用于位置敏感的應用。

LoRa擁有著阿裏、騰訊、谷歌等的支持,可直接獲得圍繞在這些頭部互聯網玩家周圍的生態支持。

可以預見,在未來的室內場景中,NB-IoT與LoRa無疑將依托各自的生態進行長期的龍爭虎鬥。

NB-IoT和LoRa對比

(1) 頻段、成本、服務質量

NB-IOT和蜂窩通信使用的是運營商提供的授權頻段,因爲是專門劃分的頻段,因此幹擾相對要少很多,雖然實際應用中會收取一定的通信費用,但是相應的也會提供更好的信號服務質量,安全性和認證。而且針對目前蜂窩網絡基站的建成更有利于快速大規模應用。

LoRa工作在Sub-1G的非授權頻段,無需申請便可以建立網絡設備,相對來說網絡架構簡單,而且實際應用中不需要額外付通信費用,但是因爲是開放頻段,所以實際應用非常廣泛,容易受到其他相同頻段設備的幹擾。

(2) 通信距離

NB-IOT信號覆蓋範圍取決于其基站密度和鏈路預算,借助前期的資源優勢,能夠實現比LoRa更廣的範圍覆蓋和更好的QoS,且NB-IoT自身具有高達164dB的鏈路預算,使其傳輸距離可達15km~20km。

LoRa使用線性調頻擴頻調制技術,既保持了像FSK(頻移鍵控)一樣的低功耗特性,也顯著增加了通信傳輸距離,從而提高網絡效率和抗幹擾能力,即不同擴頻序列的終端在使用相同的頻率同時發送時不會相互幹擾,在此基礎上研發的網關能實現多路並行的數據接受,大大擴展了網絡容量。LoRa節點的傳輸距離可達 12~15 km覆蓋範圍(空曠郊區環境,市區環境傳輸距離會下降)。

(3) 低功耗、電池壽命

低功耗是物聯網的核心指標之一,關于電池壽命方面需要考慮協議內容和節點電流消耗兩個重要因素。
NB-IOT同步協議的節點必須定期地聯網,所需要的“峰值電流”比采用非線性調制的LoRa多出了幾個數量級,尤其是在喚醒後請求基站到接入服務器的過程中,會存在大量電池電量的消耗。

LoRa是基于ALOHA協議的異步通信方式,因此可以根據具體應用需求進行精准的休眠時間設定,達到充分利用電池電量的目的。

(4) 設備成本

對終端節點來說,LoRa相比NB-IOT更加簡單,更容易開發,NB-IOT的協議和調制機制比較複雜,需要更複雜的電路設計和更多的花費,同時NB-IOT采用授權頻段,通信需要收取一定的費用。

通過以上的分析,LoRa和NB-IoT最大的區別是:NB-IoT是工作在蜂窩授權頻段上,網絡由運營商進行部署和維護,爲保證能與基站進行正常的通信以及工作,有必要在産品實際部署之前對其功能進行有效的驗證。

而LoRa是非蜂窩網絡,其標准細節的非公開性,使得産生用于驗證的標准信號是個難點。LoRa可以利用傳統的信號塔、工業基站甚至是便攜式家庭網關來進行。構建基站和家庭網關價格便宜。在成本上來看,LoRa無線模塊和NB-IoT無線模塊成本相差不大,但在隱形成本上NB-IoT明顯是要高于LoRa無線模塊。

NB-IoT和LoRa目前都還處于發展的起步階段,需要各方投入和共同發展。當大規模部署成爲可能的時候,NB-IoT和LoRa的模組成本也會進一步降低。就技術方案而言,在短時間內,NB-IoT和LoRa肯定會並行,各有優點、各有缺點,很難說誰壓倒誰;但是,如果受到技術方案以外的因素影響,比如贏利模式的創新,與應用行業的緊密結合,借助行業的影響力,兩者都有可能率先占據市場。

總之,在新一波的物聯網發展的行情中,先把項目落地,才有贏得先人一步的機會。NB-IoT和LoRa不僅僅需要産品的創新,更需要項目應用的創新。