物联网时代,NB-IoT与LoRa终有一战

2019-08-07 09:37:03 来源:EEFOCUS
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近年来,全球物联网各种技术层出不穷,尤其是低功耗广域接入(LPWAN)技术,发展得非常迅猛。

 

在低功耗广域物联网领域,行业主要以NB-IoTLoRa两种技术为主,支撑各行各业互联,也开创智能电表、共享空调等多种创新业务。

 

笔者在前几天文章《一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景》《物联网中的LoRa,到底是个什么鬼?》中分别概括了NB-IoT与LoRa两种技术的特点和发展现状。

 

 

业内人士经常将两种技术拿来进行比较,哪种技术更适合国内市场发展的讨论也在持续,对于要建设物联网的垂直行业企业而言,如何选择两种技术,本篇文章试着来找一下答案。


LoRa和NB-IoT发展现状

随着近几年的快速发展,LoRa和NB-IoT在广覆盖上都取得了长足的进展,NB-IoT目前已经完成了全国超过300多个城市的覆盖,终端连接数已经超过5000万,且每年以千万级数量递增,覆盖行业包括智慧城市、环保、农业、医疗、物流等各行各业。


而LoRa也在全国多点开花。LoRa作为比NB-IoT更早出现的技术,也受到一些垂直行业市场的关注。同时,一些互联网企业选择推动LoRa技术发展,意图借LoRa技术开辟IoT新路。

 

如今,双方都需要寻找新的增长场景,而智能家居、工业互联网市场方兴未艾,无论是市场未来的发展广度还是深度都值得各种技术投入大力发展。因此,谁能占据市场领先地位,能够获得更多的产业链支持,形成更为完善的生态系统,就能在未来获得更大的赢面。

 

同为广域物联网技术的LoRa和NB-IoT在这种短距离覆盖场景中都具有先天优势,覆盖面积广、功耗低、有着强大的管理平台、丰富的终端种类以及大量的产业链上下游支持。

 

 

IHS Markit报告指出,曾经广泛开放的LPWAN市场领域开始明显紧缩,不过仍处于初期发展阶段。2018年只有1.5亿个LPWAN链路被布署,到2023年LoRa与NB-IoT可望占据所有LPWAN链路的86%,其中LoRa可能会获得更多私有网络采用,NB-IoT则主要应用于公共网络。


NB-IoT特点

NB-IoT在带宽和成本上优势明显,构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署UMTS网络、LTE网络和GSM网络,很容易实现网络的升级。同时,相对于4G网络,它支持的待机时间长,连接高效,而且联网设备的电池寿命很高。

 

NB-IoT的优势应用场景:正是因为NB-IoT技术成本低、功耗低,所以在定位、水表和停车等领域应用很广泛,如共享单车里就有内置NB-IoT模组,实现物联网通讯。

 

更重要的是,NB-IoT背靠运营商对于室内场景覆盖有着天然的优势。确定的频谱资源,并可利用运营商原有的室分系统完成覆盖,可通过融合套餐,设备体验等方式将NB-IoT设备推入到用户家庭当中。广泛应用于如智能家居、智能零售和智慧城市等行业中。

 

NB-IoT虽然优势明显,但在国内的发展现状是缺乏一个统一的开放产业平台,同时标准、芯片、网络和相关的应用层厂商以中小企业为主,还需要壮大自身联盟的实力,打造强大的生态。

 

LoRa特点

目前在国内,由于备受国家政策、电信运营商和业内大厂的青睐,NB-IoT技术的发展可谓如火如荼。相比而言,此前因频段授权问题沉寂许久的LoRa技术低调很多。


然而,随着阿里巴巴和中国铁塔合作,以及腾讯等互联网巨头宣布加入LoRa联盟的消息又为该产业注入一支“强心剂”,LoRa技术或将在国内迎来又一个春天。

 

LoRa的一大特点是在同样功耗下比其它无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,LoRa网络主要由基站(也可以是网关)、服务器、LoRa终端和物联网云四部分组成,其特点是应用端和服务器端数据双向传递。

 

LoRa的优势是超低功耗和多信道数据传输,增加了系统数据容量,网关和终端系统能够支持测距和定位,非常适用于位置敏感的应用。

 

LoRa拥有着阿里、腾讯、谷歌等的支持,可直接获得围绕在这些头部互联网玩家周围的生态支持。

 

可以预见,在未来的室内场景中,NB-IoT与LoRa无疑将依托各自的生态进行长期的龙争虎斗。

 


NB-IoT和LoRa对比

(1) 频段、成本、服务质量

NB-IOT和蜂窝通信使用的是运营商提供的授权频段,因为是专门划分的频段,因此干扰相对要少很多,虽然实际应用中会收取一定的通信费用,但是相应的也会提供更好的信号服务质量,安全性和认证。而且针对目前蜂窝网络基站的建成更有利于快速大规模应用。


LoRa工作在Sub-1G的非授权频段,无需申请便可以建立网络设备,相对来说网络架构简单,而且实际应用中不需要额外付通信费用,但是因为是开放频段,所以实际应用非常广泛,容易受到其他相同频段设备的干扰。

 

(2) 通信距离

NB-IOT信号覆盖范围取决于其基站密度和链路预算,借助前期的资源优势,能够实现比LoRa更广的范围覆盖和更好的QoS,且NB-IoT自身具有高达164dB的链路预算,使其传输距离可达15km~20km。


LoRa使用线性调频扩频调制技术,既保持了像FSK(频移键控)一样的低功耗特性,也显著增加了通信传输距离,从而提高网络效率和抗干扰能力,即不同扩频序列的终端在使用相同的频率同时发送时不会相互干扰,在此基础上研发的网关能实现多路并行的数据接受,大大扩展了网络容量。LoRa节点的传输距离可达 12~15 km覆盖范围(空旷郊区环境,市区环境传输距离会下降)。

 

(3) 低功耗、电池寿命

低功耗是物联网的核心指标之一,关于电池寿命方面需要考虑协议内容和节点电流消耗两个重要因素。
NB-IOT同步协议的节点必须定期地联网,所需要的“峰值电流”比采用非线性调制的LoRa多出了几个数量级,尤其是在唤醒后请求基站到接入服务器的过程中,会存在大量电池电量的消耗。


LoRa是基于ALOHA协议的异步通信方式,因此可以根据具体应用需求进行精准的休眠时间设定,达到充分利用电池电量的目的。

 

(4) 设备成本

对终端节点来说,LoRa相比NB-IOT更加简单,更容易开发,NB-IOT的协议和调制机制比较复杂,需要更复杂的电路设计和更多的花费,同时NB-IOT采用授权频段,通信需要收取一定的费用。

 

通过以上的分析,LoRa和NB-IoT最大的区别是:NB-IoT是工作在蜂窝授权频段上,网络由运营商进行部署和维护,为保证能与基站进行正常的通信以及工作,有必要在产品实际部署之前对其功能进行有效的验证。


而LoRa是非蜂窝网络,其标准细节的非公开性,使得产生用于验证的标准信号是个难点。LoRa可以利用传统的信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关来进行。构建基站和家庭网关价格便宜。在成本上来看,LoRa无线模块和NB-IoT无线模块成本相差不大,但在隐形成本上NB-IoT明显是要高于LoRa无线模块。

 

NB-IoT和LoRa目前都还处于发展的起步阶段,需要各方投入和共同发展。当大规模部署成为可能的时候,NB-IoT和LoRa的模组成本也会进一步降低。就技术方案而言,在短时间内,NB-IoT和LoRa肯定会并行,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,两者都有可能率先占据市场。

 

总之,在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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作者简介
李晨光
李晨光

与非网编辑,网名:L晨光,电子工程专业出身。凭借对文字的热爱和热情投身于此,热衷观察和思考,期待有所发现,有所收获。夜半时分,写出一段让自己感动的文字,最让我兴奋。

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