LoRa与NB-IoT有什么区别?

LoRa与NB-IoT有什么区别?,第1张

1、频段、服务质量和成本。

LoRa工作在1Ghz以下的非授权频段,在应用时不需要额外付费,NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的,是需要收费的。

2、电池寿命。

关于电池寿命方面有两个重要的因素要考虑,节点的电流消耗以及协议内容。LoRa是一种异步的基于ALOHA的协议,也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠;而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网,这样就额外的消耗了电池的电量。

3、网络覆盖和部署时间表。

NB-IoT标准在2016年公布,除网络部署之外,相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了,产品也处于“蓄势待发”的状态,同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。

4、设备成本。

对终端节点来说,LoRa协议比NB-IoT更简单,更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了,并且升级版还会接踵而至。

LoRa即远距离大范围无线通信,又称为劳拉。LoRa通信技术在物联网行业中被广泛应用。LoRa主要在ISM频段中进行应用。ISM即工业的、科学的、医学的。ISM中的频段只对工业、科学以及医学机构进行开放,其最大的特点就是无须进行授权或缴纳任何费用。

2009年9月17日,一家法国公司Cycleo向人们展示了一种创新的半导体技术-LoRa,给无线数据传输带来了前所未有的距离。基于这种颠覆性的专利技术,LoRa以最低的成本实现了前所未有的低功率远程无线通信。10mW RF输出功率可提供超过25km视线距离。LoRa技术作为一个低功耗数字IP,不到50K门,可以运行在纽扣或AA电池上。

2012年3月,Semtech公司收购了无线长距离IP服务商Cycleo。Cycelo技术并入到了Semtech RF平台。

2015年2月,LoRa联盟成立于巴塞罗那移动世界大会。 LoRaMAC被重新命名为“LoRaWAN”,成为LoRa联盟成员的规范。LoRa调制解调:LoRa (Long Range,远距离)是一种调制技术,与同类技术相比,提供更长的通信距离。调制是基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错(FEC)。LoRa显著地提高了接受灵敏度,与其他扩频技术一样,使用了整个信道带宽广播一个信号,从而使信道噪声和由于使用低成本晶振而引起频率偏移的不敏感性更健壮。LoRa可以调制信号195dB低于底噪声,而大多数频移键控(FSK)在底噪声上需要一个8-10dB的信号功率才可以正确调制。LoRa调制是物理层(PHY),可为不同协议和不同网络架构所用-Mesh、Star、点对点等等

LoRaWAN:LoRa调制解调是PHY,LoRaWAN是MAC协议,用于大容量远距离低功耗的星型网络,LoRa联盟正在对低功耗广域网(LPWAN)进行标准化。LoRaWAN协议针对低功耗、电池供电的传感器进行了优化,包括了不同级别的终端节点以优化网络延迟和电池寿命间的平衡关系。它是完全双向的,由安全专家构建确保了可靠性和安全性。LoRaWAN架构还可轻松定位移动目标用于资产跟踪,这是物联网增长量最快的应用。主要的电信运营商正在将LoRaWAN部署为全国网络,LoRa联盟正在标准化LoRaWAN以确保不同的国家网络是可以互 *** 作的。

LoRaWAN 是一种低功耗广域网络(LPWAN)规范,面向在地区、国家或全球网络中电池供电的无线设备。LoRaWAN 针对物联网的关键要求,如安全的双向通讯、移动化和本地化服务。LoRaWAN规范提供智能设备间无缝的互 *** 作性,不需要复杂的本地安装,给用户、开发者、企业以自由,使其在物联网中发挥作用。

LoRaWAN网络结构通常部署成一个星型拓扑结构,其中网关是一个透明桥接,在终端设备和后台中央网络服务器之间中继消息。网关通过标准IP连接连接到网络服务器,而终端设备使用单跳无线通信到一个或多个网关。所有终端节点通信一般都是双向的,但还支持如组播 *** 作实现软件空中升级(OTA)或其他大量信息分发以减少空中通信时间。

终端设备和网关之间的通信在不同频道和数据速率上传播。数据速率的选择需要在通信距离和消息持续时间上做一个权衡。由于扩频技术,不同数据速率的通信不会相互干扰,并创建一组“虚拟”通道以增加网关容量。LoRaWAN的数据速率范围从03kbps到50kbps。为最大限度地提高终端设备的电池寿命和整体网络容量,LoRaWAN网络服务器通过自适应数据速率(ADR)的方案单独管理每个终端设备的数据速率和RF输出。
针对物联网的全国范围网络,如重要的基础设施、保密的个人数据或社会对安全通信有特殊需求的社会重要功能。这已通过几层的加密解决了。

唯一网络密钥(EU164),确保网络层安全

唯一应用密钥(EU164),确保应用层端到端的安全

设备专用密钥(EUI128)

LoRaWAN有几种不同类型的终端设备以解决广泛应用中的不同需求:

双向通讯终端设备(A类):A类的终端设备允许双向通信,因此每个终端设备的上行链路传输跟着两个短的下行链路接受窗口。传输时隙由终端设备基于其自身的通讯需求安排,根据随机时基有一个小的变化(ALOHA类型协议)。在终端设备发送一个上行链路传输后,对仅简短地要求服务器的下行链路通讯的应用来说,这种A类 *** 作是功耗最低的终端设备系统。在其他任何时间来自服务器的下行链路通讯必须等到下一个调度的上行链路通讯。

具备调度接受时隙的双向通讯终端设备(B类):除A类随机的接受窗口外,B类设备还在预定时间打开接受窗口。为使终端设备在预定时间打开接受窗口,它接受网关的一个时间同步信标。这使得服务器知道终端设备什么时候在侦听。

具备最大接受时隙的双向通讯终端设备(C类):C类终端设备几乎是连续地打开接受窗口,仅在发送时关闭。

都是远距离无线传输,只是各自的应用领域不同而已。

LoRa比较适合局域网,自己管理数据,自己架设基站进行数据处理,比如一个农场、一个蔬菜基地等。

NB-IoT较适合广域网部署,应用领域比较适合广泛部署,一个特征应用比如共享单车就比较适合NB而不适合LoRa,比较像是3/4G跟WiFi的关系。

LoRa:基站需要自己管理,可以类比为自己家里WIFI路由器,手机链接WIFI上网

NB-IoT:基站运营商已经给你建好,要传输付钱即可,数据走运营商网络,可以类比为目前的手机3/4G上网

LoRa、SigFox因为出现的时间较早,且较基于授权频谱的LPWA技术更为成熟,也可以规模商用,能够满足当时部分用户的需要,因此获得了运营商的选择。在市场上,基于非授权频谱的LPWA技术,主要是LoRa、SigFox为主。

随着技术的进步和发展,到了2016年,NB-IoT和eMTC这两项技术出现了,并且这两项技术都采用统一的3GPP标准来扩展物联网。这项技术具有行业标准的属性,是开放的,并且采用的技术方向是向5G进行逐步演进,标准会不断的提升和演进。

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网这一概念提出已有20多年,但受全球各国重视是2008年和2009年这两年,各国纷纷推出物联网相关政策,我国也开启了物联网发展里程碑的年份,列为国家五大新兴战略性产业之一。经过10年发展,物联网已不再是高高在上的概念,在云+AI等技术加持下,让物联网得到了广泛应用,产业发展迅猛,也迎来了黄金发展时代。

运营商、半导体厂商、通信设备、云服务商和应用端等形成物联网产业链,而NB-IoT和LoRa等LPWA低功耗广域网通信技术,解决物联网大规模部署连接等需求,继而使得物联网在工业、零售、物流和交通等垂直领域得到广泛应用。

在产业链积极推动下,物联网连接规模成倍速度增长,LPWAN连接的复合年增长率为109%。此外物联网高级顾问杨剑勇指出,5G技术部署,也将把物联网带上更高的层次,也让万物互联成为可能,其中运营商是万物互联积极推动者,全球运营商纷纷转型寄望于在大连接时代,不再局限做一个管道提供者,希望能抢夺物联网应用端市场,例如面向工业、教育、医疗、车联网和智慧家庭等应用场景寻求机遇。

物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大,而且是实现设备联网不可或缺的产品,不少相关的top域名都被注册。

1LoRa是一种线性调频扩频调制技术,它的全称为远距离无线电,因其传输距离远、低功耗、组网灵活等诸多优势特性都和物联网碎片化、低成本、大连接的需求不谋而合,故而被广泛应用于物联网各个垂直行业中。

2 LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术,其实也是是诸多LPWAN通信技术中的一种,最早由美国Semtech公司采用和推广。

3这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。

4目前,LoRa主要在ISM频段运行,主要包括43 86 2400MHz等。

LoRa技术特点

传输距离:城镇可达2-5 Km ,郊区可达15 Km 。

工作频率:目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。

标准:IEEE802154g。

调制方式:基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错(FEC)能力,semtech公司私有专利技术。

容量:一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点。

电池寿命:长达10年。

安全:AES128加密。

传输速率:几百到几十Kbps,速率越低传输距离越长。

NB-IoT技术特点

1覆盖广

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,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;

2海量连接能力

NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。基站比传统基站,能够接入更多的(承载LPWA业务的)终端,200KHz频率下面,根据仿真测试数据,单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。

3低功耗、低速率、低成本

低功耗意味着 RF 设计要求低,小的 PA 就能实现;

低带宽:意味着不需要复杂的均衡算法

低速率:意味着不需要大缓存,所以可以缓存小、DSP 配置低;

低成本:这些因素使得 NB-IoT 芯片可以做得很小,因此成本就会降低

NB-IOT与LoRa简单对比

未来NB-IoT将在运营商级网络中大放异彩,为物联网时代带来广覆盖、大连接、低成本的网络解决方案;而LoRa则在智慧城市、行业和企业专用应用中实现快速灵活部署。两种网络技术在商用中完全可以实现互补共存。


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