物联网的无线通信技术有很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术
LPWAN又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等
LPWAN技术中,最常见的为NB-IoT和LoRa。今天我们就来聊一下这两种技术的区别。
使用频段
NB-IoT频段
NB-IoT使用了授权频段,有三种部署方式:独立部署、保护带部署、带内部署。
全球大多数运营商使用900MHz频段来部署NB-IoT,有些运营商部署在800MHz频段。NB-IoT属于授权频段,如同2G/3G/4G一样,是专门规划的频段,频段干扰相对少。NB-IoT网络具有电信级网络的标准,可以提供更好的信号服务质量、安全性和认证等。
除此之外,NB-IoT可与现有的蜂窝网络基站融合。而运营商有成熟的电信网络产业生态链和经验,可以更好地运营NB-IoT网络。但是其他公司或组织不能自己来部署网络。
LoRa频段
LoRa使用的是免授权的ISM频段,但各地区的ISM频段使用情况是不同的。
在中国市场,由中兴主导的中国LoRa应用联盟(CLAA)推荐使用了470-518MHz,而470-510MHz这个频段是无线电计量仪表使用频段。
由于LoRa是工作在免授权频段的,无需申请即可进行网络的建设,网络架构简单,运营成本也低。
LoRa联盟在全球大力推进标准化的LoRaWAN协议,使得符合LoRaWAN规范的设备可以互联互通。
通信距离
通讯距离和通讯能力是无线通讯在同等功耗前提下最重要的性能指标。
NB-IoT通信距离
移动网络的信号覆盖范围取决于基站密度和链路预算。
NB-IoT具有164dB的链路预算,GPRS的链路预算有144dB(TR 45.820),LTE是142.7dB(TR 36.888)。与GPRS和LTE相比,NB-IoT链路预算有20dB的提升,开阔环境信号覆盖范围可以增加七倍。20dB相当于信号穿透建筑外壁发生的损失,NB-IoT室内环境的信号覆盖相对要好。一般地,NB-IoT的通信距离是15km。
LoRa通信距离
LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算和+20dBm的功率输出。一般地,在城市中无线距离范围是1~2公里,在郊区无线距离最高可达20km。
芯片来源
NB-IoT芯片公司
NB-IoT得到了电信运营商和电信设备服务商的支持,有着成熟完整的电信网络生态系统。
华为、中兴微电子、Intel等多家企业,都生产相关芯片。
LoRa芯片公司
LoRa技术是Semtch公司的专利,Semtech公司提供SX127x系列LoRa产品。
国内市场主要以低频段(137-525MHz)的SX1278为主。为适应市场的发展和需求,Semtech以IP授权的方式授予更多的公司来制造LoRa技术的芯片,如同ARM公司IP授权类似。
方案选择
在进行方案选择时,需要考虑到诸多因素,常见的有如下几点:
1、频段区别
NB-IoT工作在授权频段,设备需要入网许可,干扰相对会少。
LoRa工作在免授权频段,设备种类相对多,容易受到其他无线设备的干扰。
LoRa的优势在于其专利技术,即使在复杂的环境中依然能保持较高的接受灵敏度,抗干扰能力强。
2、数据速率
LoRa和NB-IoT的数据速率是不同的,LoRa数据速率可达50kbps,NB-IoT可达200kbps。两种技术的数据速率不同实际上也形成了不同的市场细分应用,可根据实际项目需求选择适合的技术。
3、芯片区别
从NB-IoT和LoRa芯片产品来看,很多产品都集成了MCU或处理器,这样可以更方便地进行信号和数据处理以及通信协议管理。
4、部署环境
NB-IoT和LoRa无线网络部署的环境不同,通信距离也会有所不同。在实际部署的时候需要考虑到“盲区”的问题。
当然,除以上几点之外,NB-IoT和LoRa的区别还有很多。