同樣是低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，LoRaWAN?和NB-IoT到底有何區(qū)別？

隨著物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的要求也越來越高。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要考慮的因素很多，例如節(jié)點(diǎn)成本、網(wǎng)絡(luò)成本、電池壽命、數(shù)據(jù)傳輸速率（吞吐率）、延遲、移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，以及部署類型等。雖然現(xiàn)在已有很多種網(wǎng)絡(luò)選擇可用于搭建智能的解決方案，但沒有一種技術(shù)可以做到完全滿足物聯(lián)網(wǎng)所有的需求。

物聯(lián)網(wǎng)的核心關(guān)鍵，是利用合適的技術(shù)去提高效率，從而解決實(shí)際問題。例如提高生活質(zhì)量、發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和保護(hù)地球等等。目前市面上比較領(lǐng)先和主流的低功耗廣域網(wǎng)主要有 LoRaWAN?和 NB-IoT。下面我們從各方面比較一下兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

一、生態(tài)系統(tǒng)

LoRaWAN?有得到LoRa?聯(lián)盟的支持。LoRa?聯(lián)盟是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）電信標(biāo)準(zhǔn)化部門認(rèn)可的一個(gè)開放性非營(yíng)利組織。成員來自世界各地，他們彼此合作并分享經(jīng)驗(yàn)，從而促進(jìn)了 LoRaWAN?標(biāo)準(zhǔn)的成功。LoRaWAN?標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)被國(guó)際電信聯(lián)盟認(rèn)可是開放的全球標(biāo)準(zhǔn)，可以提供安全的、電信級(jí)的低功耗廣域網(wǎng)連接。

NB-IoT 目前已經(jīng)得到了第三代合作伙伴計(jì)劃 (3GPP) 和 GSMA 的支持。這兩個(gè)電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)以推廣蜂窩網(wǎng)絡(luò)和器件為共同目標(biāo)。NB-IoT 現(xiàn)在主要在中國(guó)地區(qū)應(yīng)用，并逐步推廣至其他地區(qū)。

二、頻譜

LoRaWAN?針對(duì)超低功耗和遠(yuǎn)距離應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。LoRaWAN?網(wǎng)絡(luò)使用的是工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用 (ISM)的 sub-GHz 頻段，無(wú)需授權(quán)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和器件制造商均可免費(fèi)訪問。

NB-IoT 使用的是基于蜂窩（LTE）網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)頻段，主要針對(duì)頻譜利用率進(jìn)行了優(yōu)化。蜂窩運(yùn)營(yíng)商需要為使用這些頻段支付高昂的授權(quán)費(fèi)用，因此能夠承擔(dān) NB-IoT服務(wù)費(fèi)用的運(yùn)營(yíng)商數(shù)量有限。

三、部署狀態(tài)

截至 2022 年 3 月，已有 166 家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)外提供 LoRaWAN?連接，有 181 個(gè)國(guó)家和地區(qū)部署了 LoRaWAN?私有和公共網(wǎng)絡(luò)。另外，還有超過 2.4 億個(gè)終端節(jié)點(diǎn)和 320 萬(wàn)個(gè)網(wǎng)關(guān)正在運(yùn)行。

據(jù)代表 NB-IoT、LTE 和其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)利益的組織 GSMA稱，截至 2022 年 2 月，全世界已經(jīng)有 62 個(gè)國(guó)家和地區(qū)推出了 NB-IoT。

四、部署選項(xiàng)

LoRaWAN?網(wǎng)絡(luò)提供高度靈活的部署選擇。它們可以被部署在公共區(qū)域或私有區(qū)域、開放社區(qū)或混合網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，也可以隨意布置在室內(nèi)或室外。LoRaWAN?可以提供強(qiáng)大的信號(hào)傳播能力，既支持在城市環(huán)境中需要深入到建筑物內(nèi)部或地下的連接，也適合鄉(xiāng)村和開闊環(huán)境，每個(gè)網(wǎng)關(guān)能夠覆蓋 30 英里以上。

NB-IoT 使用的是 LTE 蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施。它是室外公共網(wǎng)絡(luò)，需要有 4G/LTE 蜂窩信號(hào)塔。如果傳感器超出了基站覆蓋范圍，是沒辦法輕易將基站部署到其他地方的。因此，物聯(lián)網(wǎng)用例去擴(kuò)展 LTE 網(wǎng)絡(luò)的成本是十分高昂的。

五、協(xié)議

LoRaWAN?標(biāo)準(zhǔn)可以異步發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是說只需要在必要時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣一來，現(xiàn)場(chǎng)傳感設(shè)備的電池試用壽命就會(huì)較長(zhǎng)，基本上可以延長(zhǎng) 10 年以上，電池更換的成本就低很多。這一點(diǎn)也符合 LoRaWAN?一開始的設(shè)計(jì)構(gòu)想，它最開始就是為了實(shí)現(xiàn)低器件能耗而設(shè)計(jì)的。

無(wú)論是否存在要發(fā)送的數(shù)據(jù)，NB-IoT 都需要保持與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的同步連接。這會(huì)使傳感器件的電池壽命大大縮短、電池更換成本更高，在許多應(yīng)用中其成本可能會(huì)高到令人望而卻步。另外，其高精度電子設(shè)備、大量器件堆疊、多頻段的頻譜設(shè)計(jì)，還有端到端同步協(xié)議，都增加了運(yùn)行能耗。

六、發(fā)射電流

LoRaWAN?提供 10 dBm 時(shí)會(huì)產(chǎn)生 18 mA 的發(fā)射電流、提供 20 dBm 時(shí)會(huì)產(chǎn)生 84 mA 的發(fā)射電流。調(diào)制方面的差異使得 LoRaWAN?甚至可以由成本很低的電池（包括紐扣電池）供電。

NB-IoT 傳感器在 23dBm 時(shí)會(huì)消耗大約 220 mA、在 13dBm 時(shí)會(huì)消耗大約 100mA，因此它的運(yùn)行更耗電，需要更頻繁地更換電池或使用更大容量的電池。

七、接收電流

LoRaWAN?為遠(yuǎn)程傳感器提供更低的傳感器物料清單成本和更長(zhǎng)的電池壽命。約 5mA 的電流信號(hào)就能接收，這意味著 LoRaWAN?運(yùn)行的整體功耗降低了 3-5 倍。

NB-IoT 的接收電流大約是為 40mA。蜂窩網(wǎng)絡(luò)和器件之間的通信平均需要消耗超過 110mA，一次持續(xù)數(shù)十秒。對(duì)于需要運(yùn)行 3 年、5 年或 10 年以上的器件，協(xié)議開銷對(duì)電池壽命則有更大的影響。

八、數(shù)據(jù)傳輸速率

LoRaWAN?的數(shù)據(jù)速率是 293 至 50kbps。LoRaWAN?標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)傳感器與網(wǎng)關(guān)的距離可動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)速率，從而優(yōu)化信號(hào)的傳輸時(shí)間（降低功率預(yù)算）從而減少?zèng)_突。

NB-IoT 在低功率單聲道使用中的峰值數(shù)據(jù)速率大約是 20kbps。

九、鏈路預(yù)算

LoRaWAN?的最大耦合損耗（MCL）信號(hào)根據(jù)地區(qū)法規(guī)的限制而不同。在最佳情形下，鏈路預(yù)算介于 155dB 至 170dB 之間。

NB-IoT 需要以低比特率頻繁進(jìn)行重復(fù)傳輸，才能支持遠(yuǎn)程傳感器，這一點(diǎn)增加了功率預(yù)算。在最佳情形下，鏈路預(yù)算是 164dB。

十、移動(dòng)性

LoRaWAN?可支持移動(dòng)傳感器，而且可以在資產(chǎn)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置時(shí)對(duì)其進(jìn)行追蹤。對(duì)于許多應(yīng)用來說，即使沒有 GPS，也可達(dá)到足夠的精度。LoRaWAN?非常適合直接的器件到衛(wèi)星通信，它限制下行鏈路通信以防止地面器件的干擾，優(yōu)化電池壽命，在惡劣的無(wú)線電條件下能實(shí)現(xiàn)高鏈路預(yù)算。

NB-IoT 僅限在空閑模式小區(qū)重選，并沒有針對(duì)移動(dòng)資產(chǎn)追蹤進(jìn)行充分優(yōu)化。NB-IoT 頻繁的下行通信、惡劣無(wú)線電條件下消息重復(fù)導(dǎo)致的高能耗，對(duì)器件到衛(wèi)星通信而言都是挑戰(zhàn)。

以上就是 LoRaWAN?和 NB-IoT 的主要區(qū)別。

其實(shí)，這兩種低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)都有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少等特點(diǎn)，也都適合低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。用戶在選擇時(shí)，需要根據(jù)自己想構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)來具體選擇。比如：智能電表、智慧農(nóng)業(yè)就比較適合使用 LoRaWAN?，零售終端（POS）、自動(dòng)化制造等就比較適合使用 NB-IoT。