تجزیه و تحلیل مقایسه ای LoRa و NB-IoT، که بهتر است
فناوری های LPWAN مانند LoRa پشتیبانی در سطح ارتباطات را برای توسعه اینترنت چیزها فراهم می کنند. در حال حاضر صنعت داخلی LPWAN چین عمدتاً به دو اردوگاه تقسیم می شود. NB-IOT در حال نزدیک تر شدن و نزدیک تر شدن به کسب و کار در مقیاس بزرگ است، در حالی که LoRa در همه جا شکوفا شده است. عوامل زیادی برای در نظر گرفتن برنامه های کاربردی وجود دارد، مانند هزینه گره، هزینه شبکه، عمر باتری، نرخ انتقال داده ها (نرخ توان)، نهان بودن، تحرک، پوشش شبکه، و نوع استقرار. می توان گفت که هیچ فناوری واحدی نمی تواند تمام نیازهای IoT را برآورده کند. فناوری های NB-IoT و LoRa ویژگی های فنی و تجاری متفاوتی دارند، بنابراین سناریوهای کاربرد متفاوتی وجود خواهد داشت. تفاوت این دو در اینجا توضیح داده خواهد شد، و سناریوهای کاربرد مناسب هر یک توضیح داده خواهد شد.
در حال حاضر از دیدگاه توسعه صنعتی، زنجیره صنعتی کاملی متشکل از هفت پیوند تراشه، ماژول، پایانه، تجهیزات ارتباطی، سکوها، اپراتورها و برنامه های کاربردی تشکیل شده است. ویراستار قطعه ای از NB-IoT و LoRa را در نمودار مقایسه تمرکز بازار هر لینک جمع آوری کرده است، اجازه دهید نگاهی به تفاوت این دو از این دیدگاه بیندیشيم.
باندهای فرکانسی، کیفیت خدمات و هزینه
LoRa در باند فرکانس بدون مجوز زیر 1GHz کار می کند، بنابراین هیچ هزینه اضافی برای برنامه وجود دارد. NB-IoT و ارتباطات سلولی از باندهای فرکانسی دارای مجوز زیر ۱گیگاهرتز استفاده می کنند. باند فرکانسی بین ۵۰۰ مگاهرتز تا ۱گیگاهرتز انتخاب بهینه برای ارتباط از راه دور است، زیرا اندازه و کارایی واقعی آنتن کاملاً سودمند است.
LoRaWAN از باندهای فرکانس بدون مجوز رایگان استفاده می کند و یک پروتکل ارتباطی ناهمزمان است که بهترین انتخاب برای قدرت باتری و هزینه کم است. پروتکل های LoRa و LoRaWAN ویژگی های منحصر به فردی در دست زدن به تداخل، همپوشانی شبکه، مقیاس پذیری و غیره دارند، اما کیفیت خدمات یکسان (QoS) را به عنوان پروتکل های سلولی ارائه نمی دهند. گزارش شده است که حراج باند فرکانس مجاز زیر گیگاهرتز بیش از 500 میلیون دلار آمریکا در هر مگاهرتز است. شبکه های سلولی و NB-IoT به دلیل نگرانی های کیفیت خدمات (QoS) عمر باتری مشابه LoRa را ارائه نمی دهند. با توجه به QoS و هزینه های استفاده از باند فرکانس بالا، شبکه های سلولی و NB-IoT برای سناریوهای برنامه که نیاز به اطمینان از QoS توصیه می شود. LoRa انتخاب خوبی است اگر هزینه پایین و تعداد زیادی از اتصالات ترجیح داده شده است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
عمر باتری و نهان Downlink
مفهوم طراحی شبکه سلولی بهره برداری از باند فرکانس مطلوب است که هزینه گره و عمر باتری را بر این اساس قربانی می کند. در مقابل، گره های LoRaWAN برای هزینه کم و عمر باتری طولانی به دنیا می آیند، و کمبودهای خاصی در استفاده از باند فرکانس وجود دارد.
دو عامل مهم برای در نظر گرفتن از نظر عمر باتری وجود دارد, مصرف فعلی گره (اوج و جریان متوسط) و محتوای پروتکل. LoRaWAN یک پروتکل ناهمزمان مبتنی بر ALOHA است، به این معنی که گره ها می توانند با توجه به نیازهای سناریوهای برنامه خاص طولانی یا کوتاه بخوابد، در حالی که گره های پروتکل های سنکرون مانند سلولی باید به طور منظم شبکه شوند. به عنوان مثال، تلفن های همراه در بازار در حال حاضر مجبور به همگام سازی با شبکه هر 1.5s در هنگام کار. در NB-IoT، این همگام سازی کمتر تکرار می شود اما هنوز هم به طور منظم رخ می دهد، که قدرت باتری اضافی مصرف می کند.
مدولاسیون در شبکه های سلولی وسیله ای مؤثر برای استفاده کامل از باندهای فرکانسی است، اما از دید گره کارآمد نیست. مدولاسیون سلولی (OFDM یا FDMA) نیاز به یک فرستنده خطی برای تولید سیگنال مدوله شده دارد، و یک فرستنده خطی نیاز به دستوراتی از قدر جریان اوج بیشتری نسبت به مدولاسیون غیر خطی دارد، و جریان های اوج بالاتر قدرت بیشتری را از باتری مصرف می کنند.
اما پروتکل ارتباطی سنکرون مزایایی از نظر تاخیرهای کوتاه تر downlink دارد، در حالی که NB-IoT می تواند نرخ انتقال سریع داده ها را برای برنامه های کاربردی که نیاز به توان داده های بزرگ دارند، فراهم کند. و کلاس B از LoRaWAN کوتاه تاخیر ارتباطات downlink به طور دوره ای (برنامه ریزی شده) بیدار شدن از ترمینال برای دریافت پیام های downlink.
بنابراین ، NB - IoT ممکن است انتخاب بهتری برای برنامه های کاربردی که نیاز به ارتباط مکرر ، تاخیر کوتاه و یا حجم داده های بزرگ ، و برای سناریوهایی که نیاز به هزینه کمتر ، عمر باتری بالاتر و ارتباطات نامکرر می گویند LoRa بهتر است.
پوشش شبکه و جدول زمانی استقرار
نیاز ضروری عملیات گره پوشش شبکه است. یک مزیت آشکار برای NB-IoT این است که استقرار شبکه را می توان با ارتقاء امکانات شبکه موجود ارائه کرد، اما این ارتقاء محدود به ایستگاه های پایه خاص 4G/LTE، و هزینه بالاتر است. و این ارتقاء تنها برای مناطق شهری که در حال حاضر پوشش 4G/LTE مناسب است، و برای مناطق دورافتاده یا حومه بدون پوشش 4G مناسب نیست.
کل زنجیره صنعت LoRa نسبتا بالغ است، و محصولات نیز در حالت "آماده برای رفتن". در عین حال بسیاری از کشورهای جهان در حال انجام یا تکمیل استقرار شبکه در سراسر کشور هستند. یک مزیت برجسته از زنجیره صنعت LoRa این است که اعضای هر لینک دارای خودمختاری هستند، و برخی از شرکت های بزرگ در حال برنامه ریزی برای ایجاد یک مدل کسب و کار ترکیبی برای استقرار شبکه ها و برنامه های کاربردی هستند. با این حال، زنجیره صنعت NB-IoT توسط باندهای فرکانسی و اپراتورها محدود خواهد شد.
هزینه های تجهیزات، هزینه های شبکه و مدل های هیبریدی
برای گره های پایانی، پروتکل LoRaWAN ساده تر از NB-IoT، توسعه آسان تر و مناسب تر و سازگار با ریزپروسزرها است. مکانیزم مدولاسیون و پروتکل NB-IoT پیچیده تر است که نیاز به مدارهای پیچیده تر و هزینه های بیشتر دارد. در عین حال NB-IoT مانند 3GPP مالیات می شود. در این مرحله مالیات برای یک تلفن همراه حدود 5 دلار است اما این برای دستگاه های IoT بیش از حد گران است و اگر مالیات به شدت کاهش یابد باعث سردرگمی قیمت ها در بازار ارتباطات تلفن همراه مانند تلفن همراه خواهد شد. بنابراین نحوه وزن سازمان 3GPP مسائل مالیاتی IoT و ارتباطات تلفن همراه نیز یک مشکل بزرگ است.
کم هزینه، ماژول های نسبتا بالغ LoRa در حال حاضر می تواند در بازار یافت می شود، و نسخه های ارتقاء یافته را دنبال خواهد کرد. اتحاد LoRa محدودیت های بیش از حد بسیاری در کپی رایت و مالیات ندارد، ساخت ماژول کمتر از 4 دلار در زنجیره صنعت LoRa بسیار چشمگیر است. قیمت ماژول های LoRa در بازار امروز به طور کلی 7-10 دلار آمریکا است، اما با بالغ شدن این فناوری، 4 تا 5 دلار آمریکا مشکل بزرگی نیست. و در حال حاضر ماژول LTE سخت است برای کمتر از 20 دلار آمده است.
در مقایسه با شبکه سنتی «برج آهنین» استقرار IoT و LPWAN نیاز به استفاده از مدل های مختلف برای کاهش هزینه ها و هزینه های عملیاتی دارد. استقرار LoRaWAN ارزان تر است به عنوان آن را می توان با استفاده از برج های سلول های سنتی انجام می شود, ایستگاه های پایه صنعتی و یا حتی دروازه های خانه قابل حمل. در این مرحله قیمت یک ایستگاه پایه برج حدود ۱۰ دلار آمریکا، قیمت یک ایستگاه پایه صنعتی کمتر از ۵۰۰ دلار آمریکا است و قیمت یک دروازه خانگی تنها حدود ۱۰۰ دلار آمریکا است. اما برای NB-IoT، قیمت ارتقاء ایستگاه های پایه LTE 4G موجود به طور محافظه کارانه تخمین زده می شود که هر کدام کمتر از ۱۵٬۰ دلار نیست.