Порівняльний аналіз LoRa та NB-IoT, хто краще
Технології LPWAN, такі як LoRa, забезпечують підтримку на рівні комунікації для розвитку Інтернету речей. В даний час внутрішня промисловість LPWAN в Китаї в основному розділена на два табори. NB-IOT стає все ближче і ближче до великого бізнесу, а LoRa розквітла всюди. Існує багато факторів, які слід враховувати для додатків, таких як вартість вузла, вартість мережі, термін служби акумулятора, швидкість передачі даних (пропускна швидкість), затримка, мобільність, покриття мережі та тип розгортання. Можна сказати, що жодна технологія не може задовольнити всі потреби IoT. Технології NB-IoT і LoRa мають різні технічні та комерційні характеристики, тому сценарії застосування будуть різні. Тут буде пояснено різницю між ними, а також відповідні сценарії застосування кожного з них.
На даний момент з точки зору промислового розвитку сформовано цілісний промисловий ланцюг, що складається з семи ланок: мікросхем, модулів, терміналів, комунікаційного обладнання, платформ, операторів і додатків. Редактор зібрав фрагмент NB-IoT і LoRa в Порівняльній діаграмі концентрації ринку кожного посилання, давайте подивимося на різницю між ними з цієї точки зору.
Смуги частот, якість обслуговування та вартість
LoRa працює в неліцензійному діапазоні частот нижче 1 ГГц, тому додаткової плати за застосування не стягується. NB-IoT та стільниковий зв’язок використовують ліцензовані діапазони частот нижче 1 ГГц. Діапазон частот від 500 МГц до 1 ГГц є оптимальним вибором для міжміського зв'язку, оскільки фактичний розмір і ефективність антени є досить вигідними.
LoRaWAN використовує безкоштовні неліцензійні діапазони частот і є протоколом асинхронного зв’язку, який є найкращим вибором для живлення від акумулятора та низької вартості. Протоколи LoRa та LoRaWAN мають унікальні характеристики щодо обробки перешкод, перекриття мережі, масштабованості тощо, але не забезпечують таку ж якість обслуговування (QoS), як протоколи стільникового зв’язку. Повідомляється, що аукціон дозволеного суб-ГГц діапазону частот становить понад 500 мільйонів доларів США за МГц. Стільникові мережі та NB-IoT не забезпечують такий самий час автономної роботи, як LoRa, через проблеми якості обслуговування (QoS). Завдяки QoS та плати за використання високочастотного діапазону, стільникові мережі та NB-IoT рекомендуються для сценаріїв додатків, які мають забезпечити QoS. LoRa є хорошим вибором, якщо віддають перевагу низьку вартість і велику кількість підключень, як показано на малюнку нижче.
Термін служби батареї та затримка низхідного зв'язку
Концепція проектування стільникової мережі полягає в оптимальному використанні діапазону частот, що відповідно приносить у жертву вартість вузла та час автономної роботи. Навпаки, вузли LoRaWAN створені для низької вартості та тривалого терміну служби батареї, а також існують певні недоліки у використанні діапазону частот.
Є два важливі фактори, які слід враховувати з точки зору терміну служби батареї, поточного споживання вузла (піковий і середній струм) і вмісту протоколу. LoRaWAN — це асинхронний протокол на основі ALOHA, що означає, що вузли можуть довго або коротко спати відповідно до потреб конкретних сценаріїв програми, тоді як вузли синхронних протоколів, таких як стільниковий зв’язок, повинні регулярно об’єднуватися в мережу. Наприклад, мобільні телефони на ринку тепер повинні синхронізуватися з мережею кожні 1,5 секунди під час роботи. У NB-IoT ця синхронізація стає менш частою, але все ще відбувається регулярно, що споживає додатковий заряд акумулятора.
Модуляція в стільникових мережах є ефективним засобом повного використання діапазонів частот, але не ефективна з точки зору вузла. Для стільникової модуляції (OFDM або FDMA) для генерування модульованого сигналу потрібен лінійний передавач, а для лінійного передавача потрібен на порядок більше пікового струму, ніж для нелінійної модуляції, а вищі пікові струми споживають більше енергії від батареї.
Але протокол синхронного зв’язку має переваги з точки зору менших затримок низхідного зв’язку, тоді як NB-IoT може забезпечити високу швидкість передачі даних для програм, які потребують великої пропускної здатності даних. А клас B LoRaWAN скорочує затримку зв’язку низхідній лінії зв’язку, періодично (запрограмовано) пробуджуючи термінал для отримання повідомлень по низхідній лінії зв’язку.
Тому NB-IoT може бути кращим вибором для додатків, які потребують частого спілкування, короткої затримки або великого обсягу даних, а також для сценаріїв, які вимагають меншої вартості, більш тривалого часу роботи батареї та нечастого спілкування. Скажімо, LoRa краще.
Покриття мережі та терміни розгортання
Основною вимогою роботи вузла є покриття мережі. Очевидною перевагою NB-IoT є те, що розгортання мережі можна забезпечити шляхом оновлення існуючих мережевих засобів, але це оновлення обмежується певними базовими станціями 4G/LTE і має більшу вартість. І це оновлення підходить лише для міських районів, які вже мають покриття 4G/LTE, і не підходить для віддалених або приміських районів без покриття 4G.
Весь галузевий ланцюжок LoRa є відносно зрілим, і продукція також знаходиться в стані «готова до роботи». У той же час багато країн світу знаходяться в процесі розгортання загальнонаціональної мережі або вже завершили розгортання мережі. Помітною перевагою галузевого ланцюга LoRa є те, що члени кожної ланки мають автономію, і деякі великі компанії планують створити гібридну бізнес-модель для розгортання мереж і додатків. Проте галузевий ланцюг NB-IoT буде обмежений діапазонами частот і операторами.
Витрати на обладнання, витрати на мережу та гібридні моделі
Для кінцевих вузлів протокол LoRaWAN простіший, ніж NB-IoT, легший у розробці, більш придатний і сумісний з мікропроцесорами. Механізм модуляції та протокол NB-IoT складніші, що вимагає більш складних схем і більших витрат. У той же час NB-IoT оподатковується як 3GPP. На даному етапі податок на мобільний телефон становить близько 5 доларів, але це занадто дорого для пристроїв IoT, і якщо податок буде різко знижено, це призведе до плутанини в цінах на ринку мобільного зв’язку, наприклад мобільних телефонів. Тому те, як організація 3GPP зважує податкові питання IoT та мобільного зв’язку, також є великою проблемою.
Недорогі, відносно зрілі модулі LoRa вже можна знайти на ринку, а потім будуть оновлені версії. Альянс LoRa не має занадто великих обмежень щодо авторських прав і податків, що робить модуль менш ніж 4 долари США в ланцюжку промисловості LoRa дуже вражаючим. Ціна модулів LoRa на ринку сьогодні зазвичай становить 7-10 доларів США, але в міру розвитку технології 4-5 доларів США не є великою проблемою. І тепер LTE-модуль важко придбати менше ніж за 20 доларів.
У порівнянні з традиційною мережею «залізної вежі», розгортання IoT та LPWAN вимагає використання різних моделей для зниження витрат та операційних витрат. Розгортання LoRaWAN є менш дорогим, оскільки це можна зробити за допомогою традиційних веж стільникового зв’язку, промислових базових станцій або навіть портативних домашніх шлюзів. На цьому етапі ціна базової станції вежі становить приблизно 1 долар США000, ціна промислової базової станції становить менше 500 доларів США, а ціна домашнього шлюзу становить лише близько 100 доларів США. Але для NB-IoT ціна оновлення існуючих базових станцій 4G LTE за консервативними оцінками становить не менше 15 доларів США000 кожна.