深度解析 LoRa 与 NB-IoT 的区别
一、引言
物联网应用需要考虑许多因素,例如节点成本,网络成本,电池寿命,数据传输速率
(吞吐率),延迟,移动性,网络覆盖范围以及部署类型等。可以说没有一种技术可以满
足 IoT 所有的需求。NB-IoT 和 LoRa 两种技术具有不同的技术和商业特性,所以在应用场
景方面会有不同。这里会针对二者的区别进行阐述,并且对各自适合的应用场景进行说明。
二、频段,服务质量和成本
LoRa 工作在 1GHz 以下的非授权频段,故在应用时不需要额外付费。NB-IoT 和蜂窝
通信使用 1GHz 以下的授权频段。处于 500MHz 和 1GHz 之间的频段对于远距离通信是最
优的选择,因为天线的实际尺寸和效率是具有相当优势的。
LoRaWAN 使用免费的非授权频段,并且是异步通信协议,对于电池供电和低成本是
最佳的选择。LoRa 和 LoRaWAN 协议,在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独
特的特性,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS)。据悉授权的 Sub-GHz 频段
的竞拍,每 MHz 价格超过 5 亿美金。蜂窝网络和 NB-IoT 出于对服务质量(QoS)的考虑,
并不能提供类似 LoRa 一样的电池寿命。由于 QoS 和高昂的频段使用费,需要确保 QoS
的应用场景推荐使用蜂窝网络和 NB-IoT,而低成本和大量连接是首选项的话 LoRa 是不错
的选择,如下图。
三、电池寿命和下行延迟
蜂窝网络设计的理念是最优的频段利用率,相应的就牺牲了节点成本和电池寿命。相
反,LoRaWAN 节点是为了低成本和长电池寿命而生,在频段利用率方面有一定的欠缺。
关于电池寿命方面有两个重要的因素需要考虑,节点的电流消耗(峰值电流和平均电
流)以及协议内容。LoRaWAN 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。例
如,现在市面上的手机工作时每 1.5s 必须与网络进行同步。在 NB-IoT 中,这种同步变少
但是仍然在定期进行,这样就额外的消耗了电池的电量。
在蜂窝网络中调制是充分利用频段的有效手段,但是从节点的角度这并不是有效的。
蜂窝的调制(OFDM 或者 FDMA)需要一个线性的发射器来产生调制信号,而一个线性的
发射器需要的峰值电流比非线性调制多几个数量级,越高的峰值电流会消耗电池更多的电
量。
但同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势,同时 NB-IoT 可以为需要大量数
据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而 LoRaWAN 的 Class B 通过定期地(编程实
现)唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。