Sammenlignende analyse af LoRa og NB-IoT, hvem er bedre
LPWAN-teknologier såsom LoRa giver støtte på kommunikationsniveau til udviklingen af tingenes internet. På nuværende tidspunkt er Kinas indenlandske LPWAN-industri hovedsageligt opdelt i to lejre. NB-IOT kommer tættere og tættere på stordrift, mens LoRa er blomstret op overalt. Der er mange faktorer at overveje for applikationer, såsom nodeomkostninger, netværksomkostninger, batterilevetid, dataoverførselshastighed (gennemstrømningshastighed), latens, mobilitet, netværksdækning og implementeringstype. Det kan siges, at ingen enkelt teknologi kan opfylde alle IoT's behov. NB-IoT- og LoRa-teknologierne har forskellige tekniske og kommercielle karakteristika, så der vil være forskellige anvendelsesscenarier. Forskellen mellem de to vil blive forklaret her, og de egnede anvendelsesscenarier for hver vil blive forklaret.
På nuværende tidspunkt er der fra industriudviklingsperspektivet dannet en komplet industriel kæde bestående af syv led: chips, moduler, terminaler, kommunikationsudstyr, platforme, operatører og applikationer. Redaktøren har samlet et stykke NB-IoT og LoRa i Sammenligningsdiagrammet for markedskoncentrationen af hvert link, lad os se på forskellen mellem de to fra dette perspektiv.
Frekvensbånd, servicekvalitet og omkostninger
LoRa fungerer i det ulicenserede frekvensbånd under 1GHz, så der er ingen ekstra gebyr for ansøgning. NB-IoT og mobilkommunikation bruger licenserede frekvensbånd under 1 GHz. Frekvensbåndet mellem 500MHz og 1GHz er det optimale valg til langdistancekommunikation, fordi den faktiske størrelse og effektivitet af antennen er ret fordelagtig.
LoRaWAN bruger gratis ulicenserede frekvensbånd og er en asynkron kommunikationsprotokol, som er det bedste valg til batteristrøm og lave omkostninger. LoRa- og LoRaWAN-protokoller har unikke egenskaber i håndtering af interferens, netværksoverlapning, skalerbarhed osv., men giver ikke den samme servicekvalitet (QoS) som cellulære protokoller. Det er rapporteret, at auktionen af det autoriserede Sub-GHz frekvensbånd er mere end 500 millioner US dollars pr. MHz. Mobilnetværk og NB-IoT tilbyder ikke den samme batterilevetid som LoRa på grund af servicekvalitet (QoS). På grund af QoS og brugsgebyrer for høje frekvensbånd anbefales mobilnetværk og NB-IoT til applikationsscenarier, der skal sikre QoS. LoRa er et godt valg, hvis lave omkostninger og et stort antal forbindelser foretrækkes, som vist i figuren nedenfor.
Batterilevetid og Downlink-forsinkelse
Konceptet med mobilnetværksdesign er optimal frekvensbåndsudnyttelse, hvilket ofrer nodeomkostninger og batterilevetid i overensstemmelse hermed. Tværtimod er LoRaWAN-noder født til lave omkostninger og lang batterilevetid, og der er visse mangler i frekvensbåndsudnyttelsen.
Der er to vigtige faktorer at overveje med hensyn til batterilevetid, nodens strømforbrug (spids- og gennemsnitsstrøm) og protokolindholdet. LoRaWAN er en asynkron ALOHA-baseret protokol, hvilket betyder, at noder kan sove længe eller kort efter behovene i specifikke applikationsscenarier, mens noder af synkrone protokoller, såsom cellulære, regelmæssigt skal forbindes i netværk. For eksempel skal mobiltelefoner på markedet nu synkronisere med netværket hver 1,5 sekunder, når de arbejder. I NB-IoT bliver denne synkronisering mindre hyppig, men forekommer stadig regelmæssigt, hvilket bruger ekstra batteristrøm.
Modulation i cellulære netværk er et effektivt middel til at udnytte frekvensbåndene fuldt ud, men det er ikke effektivt set fra et knudepunkt. Cellulær modulering (OFDM eller FDMA) kræver en lineær sender til at generere det modulerede signal, og en lineær sender kræver størrelsesordener mere spidsstrøm end ikke-lineær modulering, og højere spidsstrømme bruger mere strøm fra batteriet.
Men den synkrone kommunikationsprotokol har fordele i form af kortere downlink-forsinkelser, mens NB-IoT kan levere hurtige dataoverførselshastigheder til applikationer, der kræver stor datagennemstrømning. Og Klasse B af LoRaWAN forkorter forsinkelsen af downlink-kommunikation ved periodisk (programmeret) at vække terminalen for at modtage downlink-meddelelser.
Derfor kan NB-IoT være et bedre valg til applikationer, der kræver hyppig kommunikation, kort forsinkelse eller stor datamængde, og til scenarier, der kræver lavere omkostninger, længere batterilevetid og sjælden kommunikation. Sig LoRa er bedre.
Netværksdækning og tidslinje for implementering
Det væsentlige krav til nodedrift er netværksdækning. En åbenlys fordel for NB-IoT er, at netværksimplementering kan tilvejebringes ved at opgradere eksisterende netværksfaciliteter, men denne opgradering er begrænset til visse specifikke 4G/LTE-basestationer og højere omkostninger. Og denne opgradering er kun egnet til byområder, der allerede har 4G/LTE-dækning, og er ikke egnet til fjerntliggende områder eller forstæder uden 4G-dækning.
Hele LoRas branchekæde er relativt moden, og produkterne er også i en tilstand af "ready to go". Samtidig er mange lande rundt om i verden i gang med eller har gennemført en landsdækkende netværksinstallation. En fremtrædende fordel ved LoRa industrikæden er, at medlemmer af hvert led har autonomi, og nogle store virksomheder planlægger at skabe en hybrid forretningsmodel til at implementere netværk og applikationer. Imidlertid vil NB-IoT industrikæden være begrænset af frekvensbånd og operatører.
Udstyrsomkostninger, netværksomkostninger og hybridmodeller
For slutnoder er LoRaWAN-protokollen enklere end NB-IoT, lettere at udvikle og mere egnet og kompatibel med mikroprocessorer. Modulationsmekanismen og protokollen for NB-IoT er mere komplekse, hvilket kræver mere komplekse kredsløb og flere omkostninger. Samtidig beskattes NB-IoT som 3GPP. På nuværende tidspunkt er afgiften for en mobiltelefon omkring $5, men det er for dyrt for IoT-enheder, og hvis afgiften sænkes hastigt, vil det skabe prisforvirring på mobilkommunikationsmarkedet som mobiltelefoner. Derfor er det også et stort problem, hvordan 3GPP-organisationen vægter skattespørgsmålene om IoT og mobilkommunikation.
Lavpris, relativt modne LoRa-moduler kan allerede findes på markedet, og opgraderede versioner vil følge. LoRa Alliance har ikke for mange begrænsninger på ophavsret og skatter, hvilket gør modulet mindre end $4 i LoRa industrikæden meget imponerende. Prisen på LoRa-moduler på markedet i dag er generelt 7-10 amerikanske dollars, men efterhånden som teknologien modnes, er 4-5 amerikanske dollars ikke et stort problem. Og nu er et LTE-modul svært at få til for mindre end $20.
Sammenlignet med det traditionelle "jerntårn"-netværk kræver udbredelsen af IoT og LPWAN brug af forskellige modeller for at reducere udgifter og driftsomkostninger. LoRaWAN-implementering er billigere, da det kan gøres ved hjælp af traditionelle celletårne, industrielle basestationer eller endda bærbare hjemmegateways. På dette tidspunkt er prisen på en tårnbase ca. USD 1,000, prisen på en industriel basestation er mindre end USD 500, og prisen på en hjemmegateway er kun ca. USD 100. Men for NB-IoT er prisen for at opgradere eksisterende 4G LTE-basestationer konservativt anslået til ikke mindre end $15,000 hver.