LoRa vs NB-IoT：12個角度看哪個物聯網標準更具優勢？
2017-06-12 10:37:09 csdn原文：LoRa vs NB-IoT: Which IoT Standard Has The Edge?
作者：Hussain Fakhruddin
翻譯：牟云飛
近期全球低功耗廣域網（LPWAN）市場的激增可歸因于多個因素。機器學習和 M2M 通信標準的快速發展發揮了重要作用，加之全球對物聯網服務的需求不斷增長、低價的 LPWAN 工具和節能機會的增多。
預計在2022 年，全球 LPWAN 市場的價值將會提升至 460 億美元以上（2015 年的價值剛剛超過 5 億美元）。雖然 Semtech 的 LoRa 技術在這一領域稍早處于領先地位，但 NB-IoT（窄帶物聯網）作為強大的 LPWAN 標準也正在迅速得到廣泛認同（今年 1 月，Vodafone 在西班牙推出商業 NB-IoT 網絡）。本文對 LoRa 和 NB-IoT 進行逐點分析比較，嘗試找出哪一個 LPWAN 協議更具優勢：
雖然“LoRa”和“LoRaWAN”通常被當做同義詞使用，但兩者所指并不相同。LoRaWAN 是在 LoRa 技術環境中運行的 LPWAN 協議標準。而 LoRa 本身是一種用于物聯網通信的調制方式。另一方面，NB-IoT 在 2016 年中期由 3GPP（第三代合作伙伴計劃）標準定義，對低數據速率的設備來說優勢甚微。NB-IoT 可以獨立或通過“帶內頻譜”的方式實現，它有兩個主要的變體——一個由諾基亞、愛立信和英特爾發布；另一個由沃達豐（Vodafone）和華為發布。簡而言之，NB-IoT 是一種蜂窩標準，而 LoRa 不是。
NB-IoT 通常在比 LoRaWAN 稍高的帶寬上工作。3GPP 技術的信號帶寬要求為 180 KHz ——比 Semtech 公司的 LoRa 技術需要的 125 KHz 高一點。有趣的是，NB-IoT 和 LoRa 的信號帶寬明顯高于 Sigfox（另一種主流LPWAN標準），后者工作頻率為 0.1 KHz。
LoRa 需要專用網關才能工作，而 NB-IoT 則不需要。據華為一位高級官員介紹，NB-IoT 的基礎設施是直接連接基站和傳感器設立的（LoRa 架構需要通過網關來完成）。雖然目前可用的 LoRa 網關很強大，而且通常價格有競爭力，但仍有額外一些硬件需要管理，因此可能是一個潛在的麻煩。而 NB-IoT 根本不需要這些。
注：此前一篇文章提到了一些高端的 LoRa 網關。
LoRa 物聯網技術在非授權頻譜上工作（Sigfox 也是這樣）。因此由 LoRaWAN 支持的應用程序成本低——而電池性反而得到提升（以后會越來越多）。與 LoRa 的異步協議不同，NB-IoT 服務是同步的并使用授權頻段（LoRa 和 NB-IoT 都使用低于 1GHz 的頻段）。頻段授權的成本現在并不低——每MHz的成本大于 500 美元。電信運營商可以選擇在防護頻段、4G LTE頻譜、或者獨立網絡中部署NB-IoT。
LoRa 的生態系統比 NB-IoT 或其他蜂窩物聯網通信標準的生態系統要強。LoRa 已經在許多國家地區被采納為物聯網網絡標準，包括美國、澳大利亞、新西蘭、中國臺灣地區和荷蘭（LoRa 在印度也很火）。NB-IoT 相比之下是一個“新玩家”，2017 年初才在西班牙進行商業首秀（愛爾蘭也將使用 NB-IoT 網絡）。LoRa 技術的低成本、廣范圍、多功能在穩定的生態系統和社區支持中具有優勢——但在未來幾年內，NB-IoT 將有很多機會迎頭趕上。
盡管 LoRa 與 NB-IoT 之爭已經引起了大量的不實消息，但值得注意的是，這兩種技術是針對不同類型的終端應用進行的優化。例如，LoRaWAN 適合用于需要較低成本、較高電池壽命和并不需要頻繁通信的應用程序或設備（比如說一天幾次）。相比之下，NB-IoT 最適合需要較短的下行延遲并且更頻繁通信的應用程序。兩種物聯網協議都有其獨特的價值體現——不能互相取代。
包括 LoRa、NB-IoT 和 Sigfox 在內的 IoT/M2M 通信標準的主要客戶是來自世界各地的電信運營商領導者（SK 電訊去年在韓國部署 LoRaWAN 搭建物聯網網絡）。LoRa 技術也可以被非電信運營商使用——這是 NB-IoT 做不到的。眾包網絡可以輕松訪問和實施基于 LoRa 的物聯網解決方案（The Things Network 已經這樣做了）。NB-IoT 的可用性仍然有限。
遠程覆蓋是 NB-IoT 和 LoRa 共同的“獨特賣點”，NB-IoT 在這方面顯然更強大，其覆蓋范圍可延長至 18-21 公里，高于 LoRa 提供的 12-15 公里覆蓋范圍。然而仔細觀察可以發現一個有趣的事實：NB-IO 在城市運作良好，但在郊區或農村地區（沒有強大 4G 覆蓋的任何地方）表現一般。由于 LoRaWAN 不依賴蜂窩數據或 WiFi，其覆蓋范圍在所有地區都保持相對穩定。
注：LoRa 基站建設成本是部署 NB-IoT 所需的 4G-LTE 基站成本的一小部分。LoRa 所需的較低投資在很大程度上使其處于有利地位。
這一點也是 LoRaWAN 表現更好。由于 NB-IoT 在蜂窩授權頻譜上工作，設備必須定時（相對頻繁地）進行網絡同步，這相應會消耗電量。而基于 ALOHA 的 LoRa 架構中不需要這樣的網絡同步。在 LoRa 的異步頻段中，終端應用程序精確決定設備的“休眠”時間，因此電池電量可以輕松保存。NB-IoT 的線性發射器需要的“峰值電流”比采用非線性調制的 LoRa 多幾個數量級，對電池施加額外壓力。
在這方面，NB-IoT 或多或少可以將 LoRa 甩出局。窄帶設置中的平均數據速率為 200 Kbps，大約是 LoRa 工具運行的數據速率的 20 倍。NB-IoT 的較高數據速率使其成為需要更快速數據吞吐量應用程序的理想選擇。LoRa 技術做得雖然不錯，但 NB-IoT 仍輕松成為“更快速”應用程序的更高效的物聯網協議。
注：另一種 LPWAN 技術 Sigfox 的數據速率為 100bps，遠低于 NB-IoT 和 LoRa。
LoRaWAN 技術市場剛剛成熟，在公共網絡中得到廣泛接受。LoRaWAN 已經在全球各地部署創建“智慧城市”。雖然 NB-IoT 也在公共領域很受歡迎，但不像 LoRa 一樣能在私有企業的專有網絡中使用。大型企業可以輕松使用 LoRa 創建混合型物聯網模型，建設“智能設施”并同時使用公共網絡處理設備外信息和活動。而 NB-IoT 只能用于公共網絡模式。
LPWAN 協議無論多強大都需要考慮其低成本，否則它們不能是可行的物聯網解決方案。LoRa 在這方面有優勢。LoRaWAN 模塊的總體成本在 8-10 美元左右，約為 NB-IoT 等蜂窩 LTE 模塊價格的一半。NB-IoT 網絡的復雜性越高，知識產權相關（授權頻段方面）費用更高，提高了 NB-IoT 的總成本。NB-IoT 升級到先進的 4G / LTE 基站比 LoRa 通過工業網關或塔頂網關部署更昂貴。隨著市場越來越成熟，LoRa技術的成本預計將進一步下降。
根據以上的分析可以看出，很難在 LoRa 和 NB-IoT 中選出明確的贏家。兩者都有其獨特的優點和缺點——由于技術上的差異和不同功能，兩者完全可以共存——服務于全球物聯網市場的不同部分。可擴展性對于這兩種技術來說仍然是一個挑戰，兩者中是否有一者能成為 LPWAN 市場無可爭議的長期領導者也有待觀望。
