一、引言 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要考慮許多因素，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。可以說沒有一種技術(shù)可以滿足IoT所有的需求。NB-IoT和LoRa兩種技術(shù)具有不同的技術(shù)和商業(yè)特性，所以在應(yīng)用場景方面會(huì)有不同。這里會(huì)針對(duì)二者的區(qū)別進(jìn)行闡述，并且對(duì)各自適合的應(yīng)用場景進(jìn)行說明。 目前從產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看，已經(jīng)形成了由芯片、模組、終端、通訊設(shè)備、平臺(tái)、運(yùn)營商和應(yīng)用這七大環(huán)節(jié)組成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，小編搜集了一張NB-IoT和LoRa在各環(huán)節(jié)的市場集中度的對(duì)比圖，就讓我們從這個(gè)視角一起去看看兩者有何不同。 ?? 二、頻段，服務(wù)質(zhì)量和成本 LoRa工作在1GHz以下的非授權(quán)頻段，故在應(yīng)用時(shí)不需要額外付費(fèi)。NB-IoT和蜂窩通信使用1GHz以下的授權(quán)頻段。處于500MHz和1GHz之間的頻段對(duì)于遠(yuǎn)距離通信是最優(yōu)的選擇，因?yàn)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>天線的實(shí)際尺寸和效率是具有相當(dāng)優(yōu)勢的。 LoRaWAN使用免費(fèi)的非授權(quán)頻段，并且是異步通信協(xié)議，對(duì)于電池供電和低成本是最佳的選擇。LoRa 和 LoRaWAN 協(xié)議，在處理干擾、網(wǎng)絡(luò)重疊、可伸縮性等方面具有獨(dú)特的特性，但卻不能提供像蜂窩協(xié)議一樣的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。據(jù)悉授權(quán)的Sub-GHz頻段的競拍，每MHz價(jià)格超過5億美金。蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT出于對(duì)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的考慮，并不能提供類似LoRa一樣的電池壽命。由于QoS和高昂的頻段使用費(fèi)，需要確保QoS的應(yīng)用場景推薦使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT，而低成本和大量連接是首選項(xiàng)的話LoRa是不錯(cuò)的選擇 。 ?? 三、電池壽命和下行延遲 蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的理念是最優(yōu)的頻段利用率，相應(yīng)的就犧牲了節(jié)點(diǎn)成本和電池壽命。相反，LoRaWAN節(jié)點(diǎn)是為了低成本和長電池壽命而生，在頻段利用率方面有一定的欠缺。 關(guān)于電池壽命方面有兩個(gè)重要的因素需要考慮，節(jié)點(diǎn)的電流消耗（峰值電流和平均電流）以及協(xié)議內(nèi)容。LoRaWAN是一種異步的基于ALOHA的協(xié)議，也就是說節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)具體應(yīng)用場景需求進(jìn)行或長或短的睡眠，而蜂窩等同步協(xié)議的節(jié)點(diǎn)必須定期地聯(lián)網(wǎng)。例如，現(xiàn)在市面上的手機(jī)工作時(shí)每1.5s必須與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。在NB-IoT中，這種同步變少但是仍然在定期進(jìn)行，這樣就額外的消耗了電池的電量。 在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中調(diào)制是充分利用頻段的有效手段，但是從節(jié)點(diǎn)的角度這并不是有效的。蜂窩的調(diào)制（OFDM或者FDMA）需要一個(gè)線性的發(fā)射器來產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，而一個(gè)線性的發(fā)射器需要的峰值電流比非線性調(diào)制多幾個(gè)數(shù)量級(jí)，越高的峰值電流會(huì)消耗電池更多的電量。 但同步的通信協(xié)議在較短的下行延遲方面具有優(yōu)勢，同時(shí)NB-IoT可以為需要大量數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用提供快速的數(shù)據(jù)傳輸速率。而LoRaWAN的Class B 通過定期地（編程實(shí)現(xiàn)）喚醒終端以收取下行消息而縮短了下行通信的延遲。 所以對(duì)于需要頻繁通信、較短的延遲或者較大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用來說NB-IoT或許是更好的選擇，而對(duì)于需要較低的成本、較高的電池壽命和通信并不頻繁的場景來說LoRa更好。 ?? 四、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和部署時(shí)間表 節(jié)點(diǎn)工作的本質(zhì)需求是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，對(duì)于NB-IoT來說一個(gè)明顯的優(yōu)勢是可以通過升級(jí)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來提供網(wǎng)絡(luò)部署，但是這種升級(jí)僅限于某些特定的4G/LTE基站，并且花費(fèi)較高。并且這種升級(jí)僅適于已經(jīng)具有4G/LTE覆蓋的城區(qū)，對(duì)于偏遠(yuǎn)或者郊區(qū)等沒有4G覆蓋的來說并不合適。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在16年6月公布，預(yù)計(jì)模塊將于17年上半年量產(chǎn)發(fā)布。除網(wǎng)絡(luò)部署之外，相應(yīng)的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)鏈的建立還需要更長的時(shí)間和努力去探索，但是市場需求和機(jī)會(huì)是否會(huì)等待呢？ LoRa的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)已經(jīng)較為成熟了，產(chǎn)品也處于“蓄勢待發(fā)”的狀態(tài)，同時(shí)全球很多國家正在進(jìn)行或者已經(jīng)完成了全國性的網(wǎng)絡(luò)部署。LoRa產(chǎn)業(yè)鏈一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)環(huán)節(jié)的成員都掌握著自主性，一些大公司正在計(jì)劃創(chuàng)造一種混合型的商業(yè)模型來部署網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用。但NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)受到頻段、運(yùn)營商等限制。 五、設(shè)備成本,網(wǎng)絡(luò)成本和混合模型 對(duì)終端節(jié)點(diǎn)來說，LoRaWAN協(xié)議比NB-IoT更簡單，更容易開發(fā)并且對(duì)于微處理器的適用和兼容性更好。NB-IoT的調(diào)制機(jī)制和協(xié)議比較復(fù)雜，這就需要更復(fù)雜的電路和更多的花費(fèi)，同時(shí)NB-IoT和3GPP一樣是要收稅的。現(xiàn)階段對(duì)于一部手機(jī)的稅費(fèi)大概是5美元，但這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說顯得太昂貴了，而且如果貿(mào)然的降低稅費(fèi)會(huì)引起手機(jī)等移動(dòng)通信市場的價(jià)格混亂。所以3GPP組織如何權(quán)衡IoT和移動(dòng)通信兩方面稅費(fèi)問題也個(gè)大問題。 低成本、技術(shù)相對(duì)成熟的LoRa模塊已經(jīng)可以在市場上找到了，并且升級(jí)版還會(huì)接踵而至。LoRa聯(lián)盟沒有過多版權(quán)和稅費(fèi)的限制使得在LoRa產(chǎn)業(yè)鏈下模塊低于4美元是十分可觀的。現(xiàn)在市場上的LoRa模塊價(jià)格一般在7-10美元，但是隨著技術(shù)的成熟度提高4-5美元并不是大問題。而現(xiàn)在一個(gè)LTE模塊的價(jià)格卻很難低于20美元。 相對(duì)于傳統(tǒng)的只依靠“鐵塔”部網(wǎng)，對(duì)于IoT和LPWAN來說部署需要使用不同模型以降低支出和運(yùn)營成本。LoRaWAN部署花費(fèi)更少，因?yàn)榭梢岳脗鹘y(tǒng)的信號(hào)塔、工業(yè)基站甚至是便攜式家庭網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行。現(xiàn)階段一個(gè)塔式的基站價(jià)格大概是1000美元，工業(yè)基站價(jià)格低于500美元，而家庭式的網(wǎng)關(guān)只需要100美元左右。但是對(duì)于NB-IoT來說，升級(jí)現(xiàn)有的4G LTE基站的價(jià)格保守估計(jì)每個(gè)不少于15000美元。 六、應(yīng)用舉例 如之前提到的，沒有一種技術(shù)可以同時(shí)滿足IoT應(yīng)用的所有需求。下面將通過幾個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例來分析NB-IoT 和LoRa 各自適合的應(yīng)用場景。 A：智能電表 在智能電表領(lǐng)域相關(guān)的公司和部門需要高速率的數(shù)據(jù)傳輸、頻繁的通信和低延遲。由于電表是由電源供電的，所以并沒有超低功耗和長電池使用壽命的需求。并且還需要對(duì)線網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以便發(fā)現(xiàn)隱患時(shí)及時(shí)處理。LoRaWAN的ClassＣ可以實(shí)現(xiàn)低延遲，但是對(duì)于高傳輸速率和頻繁通信的需求NB-IoT是更適合于智能電表的選擇。并且電表一般安裝在人口密集的地區(qū)的固定位置，所以對(duì)于運(yùn)營商部網(wǎng)也較為容易。 B：智慧農(nóng)業(yè) 對(duì)農(nóng)業(yè)來說，低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫濕度、二氧化碳、鹽堿度等傳感器的應(yīng)用對(duì)于農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量、減少水資源的消耗等有重要的意義，這些傳感器需要定期地上傳數(shù)據(jù)。LoRa十分適用于這樣的場景。而且很多偏遠(yuǎn)的農(nóng)場或者耕地并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更不用說4G/LTE了，所以NB-IoT并不如LoRa一樣適合于智慧農(nóng)業(yè)。 C：自動(dòng)化制造 工廠機(jī)器的運(yùn)行需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控，不僅可以保證生產(chǎn)效率而且通過遠(yuǎn)程監(jiān)控可以提高人工效率。在工廠的自動(dòng)化制造和生產(chǎn)中，有許多不同類型的傳感器和設(shè)備。一些場景需要頻繁的通信并且確保良好的服務(wù)質(zhì)量（QoS），這時(shí)NB-IoT是較為合適的選擇。而一些場景需要低成本的傳感器配以低功耗和長壽命的電池來追蹤設(shè)備、監(jiān)控狀態(tài)，這時(shí)LoRa便是合理的選擇。所以對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)制造的多樣性來說，NB-IoT 和LoRa都有用武之地。 D：智能建筑 對(duì)于建筑的改造，加入溫濕度、安全、有害氣體、水流監(jiān)測等傳感器并且定時(shí)的將監(jiān)測的信息上傳，方便了管理者的監(jiān)管同時(shí)更方便了用戶。通常來說這些傳感器的通信不需要特別頻繁或者保證特別好的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)便攜式的家庭式網(wǎng)關(guān)便可以滿足需要。所以該場景LoRa是比較合適的選擇。 E：零售終端（POS） 零售終端（POS）系統(tǒng)往往需要較頻繁和高質(zhì)量的通信，而且這些設(shè)備通常有專門供電的設(shè)備，所以對(duì)于較長的電池使用壽命沒有要求。同時(shí)對(duì)于通信的時(shí)效性和低延遲要求較高。所以出于以上考慮NB-IoT比較適合于本應(yīng)用。 F：物流追蹤 追蹤或者定位市場的一個(gè)重要的需求就是終端的電池使用壽命。物流追蹤可以作為混合型部署的實(shí)際案例。物流企業(yè)可以根據(jù)定位的需要在需要場所部網(wǎng)，可以是倉庫或者運(yùn)輸車輛上，這時(shí)便攜式的基站便派上了用場。LoRa可以提供這樣的部署方案，而對(duì)于NB-IoT來說追蹤范圍過大基站的鋪設(shè)是很大的問題。同時(shí)LoRa有一個(gè)特點(diǎn)，在高速移動(dòng)時(shí)通信相對(duì)于NB-IoT更穩(wěn)定。出于以上的考慮，LoRa更適合于物流追蹤。 7、總結(jié) IoT領(lǐng)域并沒有一個(gè)沒有爭議的選擇，每一個(gè)應(yīng)用場景都有自己獨(dú)特的需求和考慮。本文闡述了NB-IoT和LoRa二者各自的特點(diǎn)和商業(yè)模式，相信二者在IoT市場上都將有一席之地。 (mbbeetchina)