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专题论述

NB-IoT、LoRa来袭:二者将互为补充 长期共存
信息来源:司南物联 上传日期:2017-09-08 点击率:247次

Semtech全球副总裁Tony Li曾表示,虽然目前业界都在讨论LoRaNB-IoT的竞争关系,谁将主导未来的物联网市场,事实上,未来物联网部署将呈现LoRaNB-IoT互补覆盖的局面。

随着万物互联时代的到来,物联网无疑将成为未来网络的重要组成部分。作为LPWAN(低功耗广域物联网)主要技术标准的LoRaNB-IoT一直被人们拿来做比较。尤其是现阶段物联网即将大规模商用部署的前夜,究竟是LoRa更具优势和前景,还是NB-IoT更具发展空间成为产业链关注的焦点。


NB-IoTLoRa究竟为何物?

NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术,是工作在授权频段的技术,核心是面向低端物联网终端(低耗流),适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域,对长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用具有较大优势。

 

LoRa指由升特公司(Semtech)发布的一种专用于无线电调制解调的技术,是工作在非授权频段的技术,它使用线性调频扩频调制技术,即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性,又明显地增加了通信距离,同时提高了网络效率并消除了干扰,即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰,因此在此基础上研发的集中器/网关(Concentrator/Gateway)能够并行接收并处理多个节点的数据,大大扩展了系统容量。

 

NB-IoTLoRa的技术特点比较

NB-IoT具备四大特点:

广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍;

具备支撑海量连接的能力NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;

更低功耗NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;(如果终端每天发送一次200byte报文,5瓦时电池寿命可达12.8)

更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。

 

LoRa的优势主要体现在以下几个方面:

大大的改善了接收的灵敏度,降低了功耗。高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(与环境有关)。其接收电流仅10mA,睡眠电流200nA,这大大延迟了电池的使用寿命;

基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理,系统容量大。每个网关每天可以处理500万次各节点之间的通信(假设每次发送10Bytes,网络占用率10%)。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置,发射功率20dBm(100mW),那么在建筑密集的城市环境可以覆盖2公里左右,而在密度较低的郊区,覆盖范围可达10公里;

基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication),而定位则基于多点(网关)对一点(节点)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m(假设10km的范围)

 

小结:

LoRaNB-IoT相比功耗更低,成本更低,能够满足物联网碎片化的应用需求。而NB-IoT带宽更大,更适合大网覆盖,不过其只能部署在有长期供电的场景下,而LoRa并不需要。这也意味着,未来NB-IoT做大网覆盖,而LoRaNB-IoT上做低功耗覆盖来满足各种应用场景需求。这也就是说未来大部分物联网应用将发生在LoRa上,并通过NB-IoT传输数据。

 

NB-IoTLoRa应用场景适用性对比

智能电表

在智能电表领域相关的公司和部门需要高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于电表是由电源供电的,所以并没有超低功耗和长电池使用寿命的需求。并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。LoRaWANClassC可以实现低延迟,但是对于高传输速率和频繁通信的需求NB-IoT是更适合于智能电表的选择。并且电表一般安装在人口密集的地区的固定位置,所以对于运营商部网也较为容易。

 

智慧农业

对农业来说,低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义,这些传感器需要定期地上传数据。LoRa十分适用于这样的场景。而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络,更不用说4G/LTE了,所以NB-IoT并不如LoRa一样适合于智慧农业。

 

自动化制造

工厂机器的运行需要实时的监控,不仅可以保证生产效率而且通过远程监控可以提高人工效率。在工厂的自动化制造和生产中,有许多不同类型的传感器和设备。一些场景需要频繁的通信并且确保良好的服务质量(QoS),这时NB-IoT是较为合适的选择。而一些场景需要低成本的传感器配以低功耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态,这时LoRa便是合理的选择。所以对于自动化生产制造的多样性来说,NB-IoT LoRa都有用武之地。

 

智能建筑

对于建筑的改造,加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传,方便了管理者的监管同时更方便了用户。通常来说这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量,同时便携式的家庭式网关便可以满足需要。所以该场景LoRa是比较合适的选择。

 

零售终端(POS)

零售终端(POS)系统往往需要较频繁和高质量的通信,而且这些设备通常有专门供电的设备,所以对于较长的电池使用寿命没有要求。同时对于通信的时效性和低延迟要求较高。所以出于以上考虑NB-IoT比较适合于本应用。

 

物流追踪

追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在需要场所部网,可以是仓库或者运输车辆上,这时便携式的基站便派上了用场。LoRa可以提供这样的部署方案,而对于NB-IoT来说追踪范围过大基站的铺设是很大的问题。同时LoRa有一个特点,在高速移动时通信相对于NB-IoT更稳定。出于以上的考虑,LoRa更适合于物流追踪。

 

结语

一项技术由纸面到商用离不开一个强大生态系统的支撑。长期以来,物联网连接技术各自为战,从芯片到系统各方采用的规范不一,造成大规模部署的瓶颈。

如今,中国电信、中国移动、中国联通、华为与高通等运营商的陆续部署逐渐构建起了支撑NB-IOT技术产业的生态系统,而Orange、软银、SenetComcast等各国主流运营商的纷纷运用也使得LoRa技术行业的生态已初步成型。两项技术均在持续扩大中,使之拥抱万物互联的条件慢慢开始成熟。大量的供应商与运营商也在不断的展开试点,相信日后NB-IoTLoRa的互补发展将大大推动物联网技术的革新与进步。

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