物联网@@通信技术@@@@:NB-IoT与@@LoRa技术@@对比分析@@

物联网@@的快速发展对无线通信技术@@提出了更高的要求@@,专为低带宽@@、低功耗@@、远距离@@、大量连接的物联网@@应用而@@设计的@@LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗@@广域网@@@@)也快速兴起@@。

物联网@@应用需要考虑诸多因素@@,例如节点成本@@、网@@络成本@@、电池寿命@@、数据传输速率@@(吞吐率@@)、延迟@@、移动性@@、网@@络覆盖范围以及部署类型等@@@@,可以说没有一种技术@@可以满足@@IoT所有的需求@@。NB-IoT和@@LoRa两种技术@@具有@@不同的技术@@和@@商业特性@@,也是@@最有发展前景的两个低功耗@@广域网@@@@通信技术@@@@。这两种@@LPWAN技术@@都有覆盖广@@、连接多@@、速率低@@、成本低@@、功耗小等@@特点@@,都适合低功耗@@物联网@@应用@@,都在积极扩建自己的生态系统@@。

物联网@@架构@@

物联网@@通信技术@@@@

物联网@@的无线通信技术@@很多@@,主要分为两类@@:一类是@@@@Zigbee、WiFi、Bluetooth、Z-wave等@@短距离通信技术@@@@;另一类是@@@@@@LPWAN,即广域网@@通信技术@@@@。LPWA又可分为两类@@:一类是@@@@工作于未授权频谱的@@LoRa、SigFox等@@技术@@@@;另一类是@@@@@@工作于授权频谱下@@,3GPP支持@@的@@2/3/4G蜂窝通信技术@@@@,比如@@EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等@@。

LoRa和@@NB-IoT同为低功耗@@广域物联网@@的技术@@@@,是@@当前国内主流的两种技术@@流派@@。

NB-IoT、LoRa简述@@

LoRa(Long Range)是@@美国@@Semtech公司采用和@@推广的一种基于扩频技术@@的超远距离@@无线传输方案@@,这一方案改变了以往关于传输距离与@@功耗的折中考虑方式@@,为用户提供一种简单的能实现远距离@@@@、低功耗@@、大容量的系统@@,进而@@扩展传感网@@络@@。LoRa网@@络主要由终端@@(可内置@@LoRa模块@@)、网@@关@@(或@@称基站@@)、Server和@@云四部分组成@@,应用数据可双向传输@@。

NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things,窄带物联网@@@@),是@@由@@3GPP标准@@化组织定义的一种技术@@标准@@@@,是@@一种专为物联网@@设计的可在全球范围内广泛使用的窄带射频技术@@@@,其使用@@License频段@@,可采取带内@@、保护带或@@独立载波等@@三种部署方式@@,与@@现有网@@络共存@@。

运营@@商@@运营@@

NB-IoT、LoRa使用频段@@@@

NB-IoT使用了授权频段@@@@,有三种部署方式@@:独立部署@@、保护带部署以及带内部署@@。全球主流的频段@@是@@@@800MHz和@@900MHz。中国电信会把@@NB-IoT部署在@@800MHz频段@@上@@,而@@中国联通会选择@@900MHz来部署@@NB-IoT,中国移动则可能会重耕现有@@900MHz频段@@。

LoRa使用的是@@免授权@@ISM频段@@,但各国或@@地区的@@ISM频段@@使用情况是@@不同的@@。在中国市场@@,由中兴主导的中国@@LoRa应用联盟@@(CLAA)推荐使用了@@470-518MHz。而@@470-510MHz这个频段@@是@@无线电计量仪表使用频段@@@@@@。由于@@LoRa是@@工作在免授权频段@@的@@,无需申请即可进行网@@络的建设@@,网@@络架构简单@@,运营@@成本也低@@。LoRa联盟正在全球大力推进标准@@化的@@LoRaWAN协议@@,使得符合@@LoRaWAN规范的设备@@可以互联互通@@。

NB-IoT、LORA的通信距离@@@@

NB-IoT、LORA的通信距离@@@@

NB-IoT通信距离@@

移动网@@络的信号覆盖范围取决于基站密度和@@链路预算@@。NB-IoT具有@@164dB的链路预算@@,GPRS的链路预算@@有@@144dB(TR 45.820),LTE是@@142.7dB(TR 36.888)。与@@GPRS和@@LTE相比@@,NB-IoT链路预算有@@20dB的提升@@,开阔环境信号覆盖范围可以增加七倍@@。20dB相当于信号穿透建筑外壁发生的损失@@,NB-IoT室内环境的信号覆盖相对要好@@。一般来说@@,NB-IoT的通信距离@@@@是@@@@15km。

LoRa通信距离@@

LoRa以其独有的专利技术@@提供了最大@@168dB的链路预算@@和@@@@+20dBm的功率输出@@。一般来说@@,在城市中无线距离范围是@@@@1~2公里@@,在郊区无线距离最高可达@@20km。

NB-IoT、LoRa成本对比@@

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@@。

适用场景对比@@

适用场景对比@@

NB-IoT适用场景举例@@

(1)共享单车@@:分布广@@,单位密度小@@,适合借助运营@@商@@网@@络@@;

(2)智能抄表@@:业主对采集频率不高@@,对网@@络可用性没有高要求的@@,又不想考虑自建基站@@

(3)积水@@/管网@@监测@@:分布广@@,单位密度小@@;

(4)通用型可穿戴系列@@:终端分布在整个城区@@,适合借助运营@@商@@网@@络@@;

(5)智能停车@@:锐捷网@@络为@@“小和@@轻停@@”研制的地磁车检器@@,通过地磁来感应磁场变化从而@@进行车辆出入车位的判断@@,上下行的无线链路采用@@NB-IoT标准@@,并与@@@@OneNET完成对接@@,支持@@5G联创实验室的停车平台应用@@。

LoRa适用场景举例@@

(1)智能抄表@@:业主对采集频率有高要求需要做数据分析@@,对网@@络可用性有高要求@@;

(2)道路泊车检测器@@:采集频率较高@@,而@@对终端寿命又有一定要求@@;

(3)野外郊区的@@,如矿业@@、采掘业@@、郊区重工业等@@@@;

(4)区域集中型@@:如高校@@、普教@@、园区的用户@@,想建设私网@@对自己的设施及应用进行管理@@。

结论@@

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@@。

本文摘自@@:科技小蜀黍@@