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从物联网角度分析LPWAN中LoRa和NB-IoT的各自特点

更新时间:2018-09-26
摘要:

当我们为物联网应用选择合适的技术时,应考虑许多因素,包括服务质量,延迟,电池寿命,覆盖范围,范围,部署模型和成本。本文的其余部分将根据这些因素的技术差异来比较LoRa和NB-IoT。

物联网中的“物(thing)”被定义为可以识别并链接到通信网络中的对象,包括静态和动态的关联信息。随着物联网(IoT)的发展,当今越来越多的行业都可以找到实际应用。不同的应用领域有特定的要求和逻辑,这意味着需要不同的技术。广泛安装的短距离无线通信(例如,蓝牙和ZigBee)不适用于需要具有低带宽、长距离的场景。基于蜂窝技术的M2M解决方案可以提供大范围的覆盖,但是它们消耗过多的功率。物联网提供了更好的解决方案来处理大量不断发展的设备,包括覆盖范围,可靠性,延迟等基本要求。

低功耗广域网(LPWAN)技术正瞄准这些新兴应用和市场。LPWAN是通用术语,意为,以更低的成本点和更好的功耗实现广域通信。它非常适合需要在远距离传输少量信息的物联网应用。就在2013年初,“LPWAN”一词甚至不存在。然而,随着物联网市场的迅速扩张,LPWA成为物联网中增长速度更快的空间之一。许多LPWAN技术已经在授权和未授权市场中出现,例如LTE-M,SigFox,远程(LoRa)和窄带NB-IoT。其中,LoRa和NB-IoT是两项领先的新兴技术,涉及许多技术差异。

当我们为物联网应用选择合适的技术时,应考虑许多因素,包括服务质量,延迟,电池寿命,覆盖范围,范围,部署模型和成本。本文的其余部分将根据这些因素的技术差异来比较LoRaNB-IoT

1、服务质量(QoS)
LoRa使用未授权的频谱,是一种异步协议。基于CSS调制的LoRa可以处理信号干扰、多径和衰落,但它不能提供与NB-IoT相同的QoS。NB-IoT使用授权频谱,其时隙同步协议是QoS的最佳选择。然而,QoS的这种优势是以成本为代价的。sub-GHz频谱的授权频段频谱拍卖通常超过5亿每MHz。由于服务质量和高频谱成本之间的权衡,需要高服务质量的应用更喜欢NB-IoT,而不需要服务质量的应用则应选择LoRa。

2、电池寿命和延迟
在LoRaWAN中,设备可以根据应用程序的需要休眠一小段时间,因为它是基于ALOHA的异步协议。在NB-IoT中,由于不经常但经常同步,该设备消耗额外的电池能量,并且OFDM或FDMA需要更多的线性发射器的峰值电流。这些额外的能量需求决定了NB-IoT的设备电池寿命比基于LoRa的设备短。另一方面,这些要求为NB-IoT提供了低延迟和高数据速率的优势。因此,对于那些对延迟不敏感并且没有大量数据要发送的应用程序,LoRa是最佳选择。对于需要低延迟和高数据速率的应用,NB-IoT是更好的选择。

3、网络覆盖范围
LoRa的主要优势是整个城市可以由一个网关或基站覆盖。例如,比利时,一个总面积约为30500km²的国家,LoRa网络部署覆盖整个国家仅需要七个基站。

NB-IoT主要关注安装在远离常规范围的地方的MTC类设备。因此,覆盖范围不应小于23dB 。NB-IoT的部署仅限于4G / LTE基站。因此,它不适用于没有4G覆盖的偏远地区。LoRaWAN的一个重要优势是其灵活性。LoRaWAN可能比NB-IoT网络具有更广泛的网络覆盖范围。最大耦合损耗(MCL)是可以提供服务的耦合损耗的极限值,因此它定义了服务的范围。

4、部署方式
NB-IoT可以通过使用和升级现有蜂窝网络来部署,但其部署仅限于蜂窝网络支持的区域。这也导致了在中国NB-IoT相较于LoRa取得优势地位的原因。国外的通信基础设施不够完善,郊区几乎没有网络信号,没有使用NB-IoT的条件,而中国的基础设置几乎覆盖全境,在偏僻的山村也可以使用4G网络。

5、成本
需要考虑不同的成本方面,例如频谱成本,网络成本,设备成本和部署成本。表4显示了NB-IoT和LoRa的成本。可以看出,LoRa在成本方面具有巨大优势。

总之,LoRa和NB-IoT在物联网的不同因素方面各有优势。