物联网通信技术NB-IoT和LoRa的异同点

2019-04-12 17:17:22 重庆诺塔斯智能科技有限公司 50

    物联网如今已是非常火热,各大企业都在摩拳擦掌准备进入这片未来的万亿市场。 NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术和商业特性,也是最有发展前景的两个低功耗广域网通信技术。这两种LPWAN技术都有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少等特点,均适合低功耗物联网应用,都在积极扩建自己的生态系统。但是在2017年12月13日发布的《微功率短距离无线电发射设备技术要求(征求意见稿)》(以下简称《征求意见稿》)中明确了物联网使用频率的范畴,470-510MHz频段可作为民用无线电计量仪表使用频段,不过只限单频点使用,不能用于组网应用,这无疑是给相关行业的人泼了一盆冷水。我国在低功耗广域网中,这两种无疑是最热门的技术。其中NB-IoT使用了授权频段,有三种部署方式,独立部署、保护带部署、带内部署,并且全球的主流频段也集中在800MHz和900MHz而LoRa使用的则是免授权的ISM频段,中国LoRa应用联盟使用470-518MHz,因此,《征求意见稿》的出台,也不难被认为是在针对LoRa。

NB-IoT和LoRa的异同点

    NB-IoT、LoRa简述

    NB-IOT(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术;LoRa(LongRange)是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成,应用数据可双向传输。

     NB-IoT、LoRa使用频段

    NB-IoT使用了授权频段,有三种部署方式:独立部署、保护带部署、带内部署。全球主流的频段是800MHz和900MHz。中国电信会把NB-IoT部署在800MHz频段上,而中国联通会选择900MHz,中国移动则可能会重耕现有900MHz频段。

   LoRa使用的是免授权ISM频段,但各国或地区的ISM频段使用情况是不同的。在中国市场,由中兴主导的中国LoRa应用联盟(CLAA)推荐使用了470-518MHz。而无线电计量仪表使用频段为470-510MHz。由于LoRa是工作在免授权频段的,无需申请即可进行网络建设,网络架构简单,运营成本也低。LoRa联盟正在全球大力推进标准化的Lo-RaWAN协议,使得符合LoRaWAN规范的设备可以互联互通。

LoRa和NB同为低功耗广域物联网的技术,是当前国内主流的两种技术流派:

一、运营模式(商业模式)

1、NB是运营商建网。是双刃剑;是其优势所在,也是其劣势所在。

优势在于:运营商代建网络,业主不需要考虑基站部署;

劣势在于:

(1)网络质量取决于运营商,业主无法控制;

运营商是面向全行业的网络覆盖,如果出现信号盲区不可能为业主进行网络优化、信号补盲等。

(2)数据必须经过运营商,业主需要和运营商对接获取经营数据;保密性存在问题,运营数据不可控;

对于有能力、有志于自主运营、业务扩展增值的业主来说是个障碍;

2、LoRa是企业自建网。与NB运营商建网的优劣势正好相反;

优势在于:

(1)业主可自主把控网络质量,对于网络覆盖可快速优化补充;

(2)可自主运营;运营数据掌握在自己手中,根据业务需要扩展网络;

劣势在于:需要考虑LoRa基站的部署建设,更多地是表现在基站选址、供电,以及站址协调问题。

二、建设及运营成本

1、NB属于运营商建网,用户需要承担的是NB模组硬件成本+NB运营商网络租用成本。

2、LoRa属于自建网,用户需要承担LoRa模组成本+LoRa基站成本。

3、从当前的成本来说,尽管国家及运营商有补贴政策,NB的模组硬件费用、以及运营成本都高,粗略估算NB的总成本大约比LoRa高20~30%。

模组功耗

1、NB的功耗当前比LoRa要高,但具体对比与终端数据接收及发射频率有很大关系;高频应用对NB的功耗影响非常显著,这与休眠/唤醒机制有很大关系,而LoRa则受此影响较少。

2、如果是低频采集,如一月一次,那么NB的功耗可保证数年使用寿命,完全可以支撑应用;如果是较高频采集,如一小时甚至半小时一次,预计NB的功耗将至少是LoRa的三倍以上。

三、覆盖深度

1、NB是面向公众建的公用网络,并且每台NB基站的建设费用可达数十万;这意味着其覆盖深度的目标是保证大部分终端可用,对于少部分应用终端不太可能去深度覆盖。

2、LoRa是私网,并且每台LoRa基站的费用只需几千;这意味着其覆盖深度可控,随时可进行补盲。

四、覆盖广度

1、NB属于运营商建网,运营商考虑其效益因素,会更多地考虑在人口密集区域,如一二三四线城市,尤其是市区人口密集区做重点覆盖;那么在人口稀疏地区至少在当前阶段不是重点。

2、LoRa做为私网建设,则不受此影响。

五、应用举例

1、适合NB的应用:

(1)共享单车:分布广,单位密度小,适合借助运营商网络;

(2)智能抄表:业主对采集频率不高,对网络可用性没有高要求的,又不想考虑自建基站;

(3)积水/管网监测:分布广,单位密度小;

(4)通用型可穿戴系列:终端分布在整个城区,适合借助运营商网络;

(5)地磁车检器:通过地磁来感应磁场变化从而进行车辆出入车位的判断,上下行的无线链路采用NB-IoT标准。

2、适合LoRa的应用:

(1)智能抄表:业主对采集频率有高要求需要做数据分析,对网络可用性有高要求;

(2)道路泊车检测器:地磁车检器采集频率较高,而对终端寿命又有一定要求;

(3)野外郊区的,如矿业、采掘业、郊区重工业等;

(4)区域集中型:如高校、普教、园区的用户,想建设私网对自己的设施及应用进行管理。

    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,那么什么都有可能。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。