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【物联网】LoRa vs NBIoT

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LoRa (Long Range)

VS

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)

LoRa和NB-IoT是什么

通常物联网设备分为三类:

无动态要求的大流量场景适合选择宽泛频段范围;具有高动态需求的小规模流量场景则需要频繁切换;无动态需求的小规模流量对延迟性能没有特殊要求。

而三类设备又对应三种业务需求:

高速率业务:主要采用4G、5G技术等先进通信方式,在智能交通管理平台中应用广泛;其业务特性要求系统运行必须具备较高的实时性与稳定性,在实际应用中往往面临较高的运行成本;例如智能交通管理系统中的车载物联网设备与监控摄像头等关键设备的部署就非常讲究通信质量与效率需求;

中等速率业务:主要采用GPRS技术的应用场景包括居民小区及超市内的储物柜系统等。这些设施具备较高的使用频率但并不需要实时性服务保障;其对网络传输速度的要求远低于高速率业务的需求

低速率业务:行业界通常认为low power wide area network(LPWAN)市场属于低功耗网络通信业务范畴,并将其定义为一种被广泛应用于物联网领域的新型网络架构技术。该类网络主要特点是以极低的能耗支持大规模数据传输与设备连接,在实际应用场景中主要包含智能抄电表系统、设备资产追踪系统、智慧停车场管理系统以及现代农业物联网应用等多种形式。

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LoRa与NB-IoT就属于LPWAN。

众所周知,在物联网行业中如同一块显赫无比的大蛋糕般诱人,吸引了众多企业趋之若鹜的竞争.

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而LoRa与NB-IoT无疑是当前最为热门的两种技术方案,它们共同构成了两大核心技术领域.基于中兴通讯的LoRa技术,在国内展现出强劲的发展势头.

LoRa和NB-IoT特点对比

而两者虽然都是窄带物联网,却也有较大的区别。

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(1)频段

LoRa技术运行在Sub-1G频段内。多是由企业基于LoRa联盟的合作模式共同参与建设网络设备。相较于其他技术而言,在实际应用场景中无需额外承担通信成本。该技术的实际应用覆盖范围极为广泛,在国内展现出快速发展的势头。

NB-IOT采用了运营商独立分配的频段,在信号服务质量方面投入了大量资源,并且在实际应用阶段可能会产生一定的通信费用。

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(2)通信方式

LoRa属于异步通信体系,在设计上无需接收端与发送端保持一致的时钟频率。采用ALOHA协议机制设计的一种异步通信方案,在实际应用中可以根据具体场景的需求精确调节休眠时间设置,并以充分延长设备续航能力为目标。

NB-IoT属于同步制式通信系统,在实现过程中具有较高的通信复杂度要求,并规定接收端设备与发送端设备的时钟频率必须保持一致。在NB-IoT同步协议中运行的节点必须定期进行联网操作,在运行期间,“耗能显著增加”的节点相较于非线性调制的LoRa方案会有较大的差异;在从唤醒状态发起至基站接入服务器的过程中,“耗能显著增加”。

所以在能耗省电上,LoRa相比NB-IoT会有更大的优势。

(3)通信距离

LoRa采用了线性调频扩频调制技术,在保持与FSK类似的低功耗特性的同时大幅提升了通信传输距离,并增强了网络的工作效率和抗干扰能力;在相同频率下并行发送时不同扩频序列的终端不会互相干扰。在此基础上开发的网络关元具备多路并行数据采集的能力,并扩大了网络的整体容量;LoRa节点的最大覆盖范围可达20公里(此外泽耀采用多频通信方案有效地缓解了信号干扰问题)。

NB-IoT信号的覆盖范围主要由其基站密度和链路预算所决定,在前期积累的优势资源基础上,则可实现较为广阔的区域覆盖,并使设备的最大传输距离达到约20公里。

LoRa和NB-IoT应用场景

LoRa与NB-IOT都广泛应用于多个领域,在考虑其较高的能源消耗、较高的成本以及受限的应用环境后可知, LoRa能够覆盖更多应用场景. 此外, 通常适用于 NB-IOT 的场景均可替换成 LoRa.

(1)LoRa

对智慧农业而言,实现低功耗、低成本的传感器是当务之急。在节能增产的关键指标中,涉及温度湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等关键参数的传感器具有不可替代的作用;这些设备不仅需要定期采集数据以辅助管理决策过程,在偏远地区的农业生产中往往不具备覆盖蜂窝网络的能力(更不用说4G/LTE了),因此LoRa技术更适合智慧农业的发展需求。

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自动化制造领域中,工厂在实现自动化制造的过程中采用了多种先进的传感器与设备组合应用。这些设备能够实时监控机器运行状态,并以确保生产效率最大化。同时通过引入远程监控系统提升人工操作效率

适用于一些特定场景,在追求低成本应用中可考虑搭配经济型传感器与长寿命电池进行实时追踪设备并持续监控其状态;LoRa无疑是一种理想方案

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涉及智能电表领域的公司和部门应实施实时监控以确保在发现问题时能够迅速响应。LoRaWAN的ClassC即可具备低延迟性能。

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智能建筑改造增添温湿度、安全、有害气体和水流监测等多种传感器,并定期收集上传数据。此举不仅便利管理者监管建筑状态也便利了普通用户日常维护。一般而言这些传感器的数据传输不需要过于频繁也不需要极高的服务质量保障。便携式家庭式网关即可满足需求。因此,在这一场景中采用LoRa协议非常合适。

智慧物流领域中,对市场终端电池使用寿命进行监测或识别是一个关键指标。物流企业依据位置的需求,在仓库、运输车辆等场所部署无线网络。LoRa提供了相应的解决方案;而NB-IoT由于其覆盖范围过广导致基站建设面临较大挑战。此外,在高速移动场景下通信稳定性上 LoRa相较于 NB-IoT更具优势因而更适合用于物流追踪任务。

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(2)NB-IoT

部分零售终端(POS)系统通常需要定期进行高可靠性通信操作。此外,这些设备都配备了专门供电装置。因此无需对电池使用寿命作出特别要求。另一方面,则对于通信的时效性和低延迟性能提出了较高的要求。在LoRa和NB-IoT技术均可应用的情况下,请注意即使不考虑耗电问题,NB-IoT方案虽然成本稍高但仍然可选。

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