LoRaWAN 与 NB-IoT: 它们如何比较和不同

物联网正在蓬勃发展，LoRaWAN 与 NB-IoT 是两个强大的低功耗广域网络 (LPWAN) 一马当先. 这些长距离, 低带宽无线语言现在可能听起来令人困惑, 但它们是解锁强大物联网功能的关键.

无论您是否想在庞大的仓库中跟踪资产, 监测农场的环境条件, 或建立庞大的智慧城市网络, LoRaWAN 和 NB-IoT 可以满足您的需求. 当然, 存在其他无线选项，例如 Zigbee 和蓝牙, 但它们无法与这些 LPWAN 的范围和电池寿命相匹配. 我们说的是一次充电即可运行多年!

因此，无论您选择哪个团队 - LoRaWAN 的开放标准或 NB-IoT 的蜂窝技术 - 准备好让您惊叹于他们出色的性能.

LoRaWAN 和 NB-IoT 概述

LoRaWAN 和 NB-IoT 都是 LPWAN 技术, 但它们的运作方式却截然不同. LoRaWAN 使用未经许可的频谱和专有的扩频调制, 而 NB-IoT 利用许可的 LTE 频段和窄带 4G 蜂窝网络. 要真正了解这两个选项的比较, 我们需要定义 LoRaWAN 和 NB-IoT 如何工作.

什么是LoRaWAN

LoRaWAN 是一种低功耗, LoRa联盟设计的低功耗广域网协议, 电池供电的物联网设备. 它利用LoRa物理层, 这是一种源自线性调频扩频的专有扩频调制技术 (的CSS) Semtech 的专利技术.

LoRaWAN 规范定义了一种安全的, 具有端到端加密等功能的双向通信协议, 数据认证和移动支持. LoRaWAN 网络需要网关将终端设备连接到互联网, 每台设备的 LoRa 芯片组都会产生少量费用.

LoRaWAN 旨在提供一种连接物联网的简单方法 “事物” 到区域性的, 国家或全球网络，同时满足低功耗等关键物联网要求, 长距离, 本地化服务和安全通信.

什么是窄带物联网

NB-IoT (窄带物联网) 是 3GPP 开发的一种蜂窝标准，旨在实现低功耗, 物联网设备的广域网连接. 它经过优化，可为固定物联网传感器和仪表提供广泛的覆盖范围和增强的室内渗透能力.

与未经许可的 LoRaWAN 协议不同, NB-IoT 在移动运营商拥有的许可蜂窝频谱中运行. 这种许可方法旨在提供更可靠和可互操作的用户体验, 尽管与未经许可的 LPWAN 技术相比，长期成本更高.

NB-IoT在3GPP版本中完成标准化 13 并且可以部署在带内, 保护带或独立模式，无需 LoRaWAN 等网关. NB-IoT 设备直接连接到蜂窝基站.

嵌入式 SIM 的趋势不断增长 (例如) NB-IoT 的采用, 与 83% 根据 GSMA 移动智库 (GSMA Intelligence) 的组织，认为它对物联网至关重要. eSIM 允许配置 “空白的” 支持 SIM 的物联网设备可简化全球连接.

LoRaWAN 与 NB-IoT: 逐个特征比较

LoRa 和 NB-IoT 脱颖而出，成为领先的 LPWA 协议, 拥有几个共同的属性，例如电池寿命长, 广泛的覆盖范围, 和成本效益. 尽管它们有惊人的相似之处, NB-IoT 和 LoRa 标准之间存在显着区别:

范围和覆盖范围

LoRaWAN 利用网关提供远程覆盖 5-15 每个网关的半径公里, 使其适合农村/偏远地区并跟踪移动资产. 其地理位置不基于 GPS.

NB-IoT 在蜂窝网络架构中运行 2-3 每个基站的半径公里. 它需要密集的小区部署才能实现广域覆盖，但在现有 4G 基础设施的室内/城市地区表现更好. NB-IoT 使用 GPS 提供地理定位服务.

带宽和数据速率

NB-IoT 具有明显优势, 奉献 180 LTE 上的 kHz 带宽 (4G 更高) 直到 200 kbps 数据速率得益于其先进的设计. 相比下, LoRaWAN 仅限于 125, 250, 和 500 kHz 带宽和最大值 50 kbps 速率. NB-IoT 的许可频谱和强大的 MAC 层还可以提供更好的噪声和干扰保护.

潜伏

LoRaWAN 优先考虑延长物联网设备的电池寿命, 但这是以高延迟为代价的. 相反, NB-IoT, 作为一种蜂窝技术, 经常提供较低的延迟 “登记入住” 与网络. 这使得 NB-IoT 成为需要更灵敏通信的物联网用例的更好选择.

网络拓扑结构

LoRaWAN 使用星中星拓扑，其中终端设备直接与网关通信, 然后将数据转发到中央网络服务器. 相反, NB-IoT 遵循蜂窝网络拓扑，设备直接连接到基站, 利用现有蜂窝基础设施的网状网络架构. 虽然基本网络架构相似, 主要区别在于 LoRaWAN 使用网关作为中介, 与 NB-IoT 的直接设备到基站连接模型相比.

服务成本和质量 (服务质量)

广域网, 在未经许可的 ISM 频谱中运行, 提供更低的部署和设备成本. NB-IoT, 在许可的蜂窝频段, 要求运营商收取高额许可费以提高频谱效率. 这种特权访问确保了卓越的质量和安全性, 然而，为了支持物联网而扩展 LTE 基础设施的成本高昂. LoRaWAN迎合本地化, 低功耗部署和低廉的定价, NB-IoT 提供无缝的可靠性和覆盖范围 – 由蜂窝运营商提供的优质服务’ 专属域名.

部署状态

作为 2024, LoRaWAN 的足迹遍及全球 170 跨界运营商 181 国家. 根据 全球移动通信系统协会, 窄带物联网 (NB-IoT) 受到更多区域关注, 与 124 运营商部署 64 国家, 主要是亚洲和欧洲. LoRaWAN LED 2022 芯片组出货量 65.9 百万, 而 NB-IoT 则占 22.4 百万, 所有出货量预计将增长 20% 到ñ编号由 2027.

LoRaWAN与NB-IoT对比图

下面的比较图突出显示了 LoRaWAN 和 NB-IoT 在不同参数方面的主要区别.

LoRaWAN 和 NB-IoT 的优缺点

虽然 LoRaWAN 和 NB-IoT 在低功耗广域网技术方面有一些相似之处, 它们在几个关键方面存在显着差异. 让我们探讨 LoRaWAN 和窄带物联网的突出优点和缺点:

LoRaWAN 的优点:

– 无与伦比的远程能力 (取决于 15 公里)

– 极低的功耗, 10+ 电池寿命数年

– 私有和本地化网络部署

– 降低成本

– 开放标准和互操作性

LoRaWAN 的缺点:

– 较低的数据速率, 不适合高带宽应用

– 有限的服务质量和优先级管理

– 密集部署中的潜在干扰

– 需要专用网关基础设施

NB-IoT 的优点:

– 与 LoRaWAN 相比，数据速率更高

– 利用现有的蜂窝基础设施实现广泛的覆盖范围

– 提高服务质量和优先级管理

– 蜂窝级安全性和可靠性

NB-IoT 的缺点:

– 更高的部署和运营成本

– 对蜂窝运营商和基础设施的依赖

– 射程较短且室内穿透力有限

– 与 LoRaWAN 相比功耗更高

NB-IoT 和 LoRaWAN 的不同用例

广域网 非常适合需要远程通信的应用, 室内深度渗透, 和超低功耗. 一些常见的用例包括:

• 智慧农业与精准农业 (土壤, 牲畜追踪, 微气候)
• 智能公用事业 (水, 加热, 气体, 电力)
• 智能建筑 (室内空气质量, 占用, 计量, 泄漏检测)
• 智慧城市 (停车处, 街道照明, 废物管理, 噪音水平, 红绿灯, 车队的管理)
• 智慧工业 (工业设备健康监测, 节能减排

NB-IoT, 另一方面, 更适合需要更高数据速率的应用, 提高服务质量, 和更广泛的覆盖范围. 一些潜在的用例包括:

• 具有实时数据传输的智能公用事业监控 (电力, 气体, 水)
• 智慧医疗 (病人监护, 远程医疗服务)
• 智能制造与工业物联网 (预见性维护, 资产追踪, 流程优化)
• 智慧城市 (交通管理, 公共交通工具, 环境监测)
• 智慧零售 (库存管理, 资产追踪, 供应链可视性)
• 智慧农业 (精耕, 家畜, 灌溉)
• 智慧物流 (发货跟踪, 冷链监控, 车队的管理)

LoRaWAN 与窄带物联网: 哪个更适合物联网连接?

将 LoRaWAN 与 NB-IoT 标记为纯粹的补充或竞争对手未免过于简单化. 它们的用例在某些领域可能重叠, 但每个都根据各自的优势更适合不同的场景.

LoRaWAN闪耀乡村, 没有蜂窝网络覆盖的偏远地区. 它的射程远, 未经许可的频谱, 低功耗需求, 经济高效的私有部署是关键优势. 但你也可以在城市里算出来 – 它可以处理智能公用事业, 建筑物, 工业物联网, 你的名字. 其非 GPS 地理定位对于供应链和运输跟踪等电池受限的移动用例也至关重要.

另一方面, NB-IoT 提供可靠, 更高的带宽连接非常适合实时, 利用现有 4G/LTE 基础设施的任务关键型物联网应用. 这使其为智慧城市做好了准备, 联网车辆和工业用例, 尤其是在城市领域. 然而, 在没有蜂窝网络覆盖的农村地区，其较高的部署成本和对耗电的 GPS 的依赖可能会受到限制.

选择取决于覆盖范围等需求, 带宽, 功率限制, 流动性, 和成本. 而不是非此即彼, 基于优势的战略部署可实现跨用例的强大物联网生态系统.

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Sigfox 是另一个主要 LPWAN 参与者，与 LoRaWAN 和 NB-IoT 争夺物联网连接主导地位. 它在未经许可的频谱中使用超窄带技术. 突出的一点? 一个简单的, 低电量, 低成本选项，非常适合需要偶尔发送小数据突发的应用程序. 目前采用率可能落后于 LoRa 和 NB-IoT, 但 Sigfox 已经蔓延到 70 国家. 对于需要可靠的全球覆盖的物流和供应链跟踪来说，这是一个热门产品. Sigfox 脱颖而出的原因在于其无忧设置, 极高的电源效率，可实现多年的电池寿命, 和负担能力. 它几乎可以在任何位置传输微小的数据包 – 其更高数据速率 LPWAN 竞争对手所缺乏的能力.

关于 LoRaWAN 和 NB-IoT 的常见问题

问1: LoRaWAN和NB-IoT设备可以相互通信吗?

没有, LoRaWAN 和 NB-IoT 是独立的技术，无法直接相互通信. 然而, 可以通过可以在两种协议之间进行转换的通用平台或网关将它们集成.

问2: 哪种技术更安全, LoRaWAN 或 NB-IoT?

两种技术都采用强大的安全机制, 但窄带物联网, 成为细胞生态系统的一部分, 通常提供增强的安全功能和蜂窝级加密.

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