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NB-IoT和LoRa无线通信技术对比

1、LoRa和NB-IoT发展情况

随着这些年来飞速发展,LoRa无线技术和NB-IoT无线技术在覆盖范围广上已取得长足的进步,NB-IoT设备就目前而言已经进行了全国超过了300多个城市的覆盖范围,终端连接数已经达到了5000万,且每年以上上千万规模上升,覆盖范围行业领域主要包括新型智慧城市、绿色环保、农牧业、医疗服务、物流运输等各个领域。

而LoRa也在全国多点开花。LoRa作为比NB-IoT一些垂直市场也关注早期技术。同时,一些互联网企业选择和推广LoRa技术发展,意图借用LoRa技术开拓IoT新路。

如今,双方都在寻找新的上升场景,智能家居系统和工业物联网市场正在蓬勃发展。未来市场的发展广度和深度都值得各种技术投资的大力发展。因此,谁能在市场上占据领先地位,谁能得到更多的产业链支持,谁能产生更完善的生态系统,谁就能获得更大的胜利。

同样是广域物联网技术LoRa和NB-IoT在这种短距离覆盖场景下,具有先天优势,覆盖范围广,功耗低,管理平台强,终端类型丰富,产业链上下游支撑大。

IHSMarkit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。

二、NB-IoT技术和LoRa技术无线通信特点对比

1、NB-IoT无线通信特点

NB-IoT在带宽和成本方面有明显的优势,建在蜂窝网络上,只消耗180左右KHz可直接布置带宽UMTS网络,LTE网络和GSM网络,很容易实现网络升级。同时,与4相比G网络,它支持待机时间长,连接效率高,而且网络设备的电池寿命非常长。

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。

更为关键的是,NB-IoT靠着运营商对室内场景覆盖范围拥有纯天然的优势。确认的频谱资源,并可以利用运营商原先的室分系统进行覆盖范围,可以通过融合套餐,专用设备体验等方式进行NB-IoT专用设备推入到消费者家庭生活之中。被广泛应用于如智能家居系统、智慧零售和新型智慧城市等行业中。

NB-IoT虽然优势明显,但我国的发展缺乏统一的开放产业平台。同时,标准、芯片、网络及相关网络制造商主要是中小企业,但也增强了自身联盟的实力,创造了强大的生态系统。

2、LoRa无线通信特点

如今在国内,由于深受国家政策的青睐,通信运营商和行业大厂商,NB-IoT技术的发展可谓热火朝天。相比之下,之前因频段授权问题长期沉静的问题LoRa无线技术要低调得多。

然而,随着阿里巴巴与中国铁塔的合作,腾讯等互联网巨头宣布加入LoRa联盟的消息向这个行业注入了另一个分支“强心剂”,LoRa在中国,科技可能会迎来另一个春天。

LoRa其中一个主要特点是在相同功耗下比其他无线方式传输的距离更远,实现了低功耗和长距离的统一,LoRa网络主要由基站(或网关)、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的双向传输。

LoRa其优点是超低功耗和多通道传输数据,增加了系统的数据容量。网关和终端系统可以支持测距和定位,非常适合位置敏感应用。

LoRa在阿里、腾讯、谷歌等的支持下,可以直接得到围绕这些互联网玩家的生态支持。

在未来的室内场景中,NB-IoT与LoRa毫无疑问,长期的龙争虎斗将依靠不同的生态进行。

三、NB-IoT和LoRa应用对比

1)频段、成本、服务质量

NB-IOT授权频段由蜂窝通信运营商提供。因为它是一个特殊的频段,所以影响相对较小。虽然在实际应用中会收取一定的通信技术费用,但也会提供更好的信号服务质量、稳定性和认证。就目前而言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非授权频段可以在不申请的情况下建立网络设备。网络架构相对简单,在实际应用中不需要支付额外的通信技术费用。但由于是开放式频段,实际应用非常广泛,容易受到其它同频段设备的影响。

(2)通信技术距离

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更广的范围覆盖范围和更好的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使用线性调频和扩频调制技术来保持图像FSK(频率移动键控制)相同的低功耗特性也显著增加了通信传输距离,从而提高了网络效率和抗干扰性,即不同频率扩展序列的终端在同同时相互影响。在此基础上,开发的网关可以实现多路并行数据接收,大大扩大网络容量。LoRa终端的传输距离可达12~15km覆盖范围(郊区环境开阔,城市环境传输距离下降)。

(3)低功耗、电池寿命

低功耗是物联网的核心指标之一,在电池寿命方面和节点电流消耗。

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,可根据具体应用需要准确设置休眠时间,充分利用电池容量。

(4)设备成本

对终端节点而言,LoRa模块相比NB-IOT模块更简单,更容易开发,NB-IOT协议和部署机制比较复杂,需要更复杂的电路原理和更多的成本NB-IOT通信技术需要收取一定的费用来选择授权频段。

通过以上的分析,LoRa技术和NB-IoT技术最大的区别是:NB-IoT终端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技术以及工作,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设备终端是非蜂窝网络,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设备可借助传统信号塔、工业基站甚至便携式家庭网关进行。构建基站和家庭网关价格便宜。就成本而言,LoRa无线模块和NB-IoT无线模块的成本相差不大,但隐形成本相差不大NB-IoT显然是远高于LoRa无线模块。

NB-IoT和LoRa就目前而言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时,NB-IoT和LoRa还将进一步降低模块成本。就技术标准而言,在短期内,NB-IoT和LoRa它将是平行的,不同的优势,不同的缺陷,很难说谁是压倒性的,然而,如果它受到技术标准以外的因素的影响,如利润模式的创新,与应用程序行业密切相关,两者都可能占领市场的行业。

总之,在新一波物联网发展的市场中,只有先建设项目,才有机会领先。NB-IoT和LoRa不仅要创新商品,还要创新项目应用。

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