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趣科技 | NB-IoT与LoRa的巅峰对决不是你想的那样

2017/08/12
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低功耗广域网(LPWAN)有两大家族,一个是工作于未授权频谱的 LoRa、SigFox 等,一个是工作于授权频谱下,3GPP 支持的 2/3/4G 蜂窝通信技术,如 NB-IoT


如今,LoRa 与 NB-IoT 的发展前景是大家争论不休的焦点,似乎两者必有一伤才算得出了“满意”的结论。

《趣科技|NB-IoT 背后的故事》中,我们对 NB-IoT 广覆盖、低功耗、低成本、大连接的特点进行了刨根问底。那么在这期《趣科技》中,与非小编就带大家来看看 LoRa 与 NB-IoT 是怎样的对决关系。


名字傻白甜的 LoRa 和它的靠山
LoRa 的全名是 Long Range,似乎有些“傻白甜”,覆盖范围广就是其特点之一。


LoRa 的“生父”是一家叫做 Cycleo 的法国公司(成立于 2009 年,一个 IP 和设计方案提供商),2012 年被美国 Semtech 公司以约 500 万美金收购。

 


而这场收购恰恰是改变 LoRa 命运的转折点,Semtech 对该技术进行了强有力的营销。并在 2015 年联手法国 Actility、中国 AUGTEK 与荷兰皇家电信 kpn 等企业,于巴塞罗那移动世界通信大会上成立了一个开放、非盈利的组织——LoRa 联盟,不到一年时间便拥有 150 余个联盟成员,如今已超 500,包括跨国电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新创业企业等,不乏 IBM、思科、Orange 等知名厂商。


LoRa 联盟的使命就是促进其他公司包括部分移动运营商参与到 LoRa 生态系统中。


尽管 LoRa 的“靠山”相比 NB-IoT 的全球标准化组织 3GPP“靠山”弱一些,但是目前来看 LoRa 比 NB-IoT 及其他蜂窝物联网通信标准的生态系统都要强,已在许多国家地区被采纳为物联网网络标准。NB-IoT 在 2017 年初才在西班牙进行了商业首秀。


在生态方面,LoRa 以明显的优势胜出,但未来还并非定数。

 

在此小编就多科普一下,LoRa 联盟成员分为赞助成员、贡献成员、应用成员、慈善机构成员四类,每年分别交纳 3000$、20000$、50000$、0$即可加入。目前,中国的赞助成员只有中兴(ZTE)一位。


小编不禁想说一句,华为是 NB-IoT 推动者,中兴是 LoRa 联盟重要成员,尽管两者在 NB-IoT 与 LoRa 都有布局,但这是否是一场战略摊牌?

“LoRa”与“LoRaWAN”,撞脸不撞衫
我们来看两个撞脸的词,“LoRa”与“LoRaWAN”。

LoRa 本身是一种用于物联网通信的调制方式,融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。


LoRaWAN 是在 LoRa 技术环境中运行的 LPWAN 协议标准。LoRaWAN 定义了使用 LoRa 技术的端到端标准规范,包括物联网市场安全、能源效率、漫游和配置入网等。LoRaWAN 起初叫 LoRaMAC,由 Semtech、Actility、IBM Research 共同制定,在 2015 年巴塞罗那移动世界通信大会上,被改名为 LoRaWAN,成为 LoRa 联盟成员的规范。


不难看出,LoRaWAN 和 LoRa 的关系就好比 NB-IoT 与 3GPP TR 的关系一样,LoRa 是一种技术而 LoRaWAN 是一套标准规范。


LoRa 最大特点是远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本。


LoRa 与 NB-IoT 的终极 PK
利弊双生

成本与 QoS
前面已经提到,LoRa 物联网技术在非授权频谱上工作而 NB-IoT 却不同。


LoRa 主要在全球免费频段运行,包括 433、868、915MHz 等。NB-IoT 却要交付频段授权费,这个成本非常高。


双方各有利弊,LoRa 在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS),毕竟频段免费是优势,但也要有需要自己买单的时候;相反,NB-IoT 支付了高昂的频段使用费,却保障了 QoS。


电池寿命与频段利用率
蜂窝网络设计的理念是最优的频段利用率,相应的就牺牲了节点成本和电池寿命。LoRaWAN 节点是为了低成本和长电池寿命而生,在频段利用率方面有一定的欠缺。

 

 

略胜一筹
生态体系
前面已经提到,LoRa 胜出一筹。


数据速率
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,因此 NB-IoT 成为“更快速”应用程序的更高效的物联网协议,将 LoRa 甩出局。


网络覆盖
NB-IoT 的一个明显的优势是可通过升级现有的网络设施来提供网络部署,但是这种升级仅限于某些特定的 4G/LTE 基站,并且花费较高。 除网络部署之外,相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索,且 NB-IoT 只能用于公共网络模式。


LoRa 的整个产业链相对已经较为成熟了,全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署,且 LoRa 能在私有企业的专有网络中使用。一些大公司正在计划创造一种混合型的商业模型来部署网络和应用。


从市场角度,LoRa 似乎跑在了前面。


网关需求
LoRa 需要专用网关才可工作,而 NB-IoT 却潇洒的多,不需要网关。都说独立的女人最有吸引力,NB-IoT 的魅力就在于此。而 LoRa 却不同,尽管自身价格非常有竞争力且网关强大,但却可能被额外的硬件费用拖累。


对于两者而言,生存关系究竟是怎样?


LoRa 标准创始人之一 Olivier Hersent 认为:两者之间并不存在竞争关系,将会发展成为如同 Wi-Fi 和 LTE 的合作关系,彼此共存。这两种 LPWAN 技术在市场上各有不同的应用:

- 企业若需要建设成本较低、电池寿命较长,且传送的数据封包次数一天在 200 个以内时,就适合选用 LoRa。因为 NB-IoT 设备消耗的功耗是 LoRa 设备的 5 倍多,对于电池寿命的损耗也较大,无法长年使用,且硬件成本较高。


- 不过 LoRa 也有其不足之处,无法一次传送大量数据。当 IoT 设备的应用需要有较高数据量的传输需求时,就要选择 NB-IoT。


与我们认为的两者必有一伤不同,两者未来还可能走向融合,Olivier Hersent 表示,若 NB-IoT 芯片成本更亲民化的时候,未来 2 年内很可能会看到整合 LoRa 与 NB-IoT 技术的混合型 IoT 应用。

原来 NB-IoT 与 LoRa 的巅峰对决不是我们想的那样。


本期《趣科技》就到这,我们下期见!

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与非网编辑,网名小老虎。通信工程专业出身,喜欢混迹在电子这个大圈里。曾经身无技术分文,现在可以侃侃电子圈里那点事。喜欢和学生谈谈心情、聊聊理想,喜欢和工程师谈谈生活、聊聊工作。不求技术“上进”,只求结交“贵圈”的朋友!