我們日常聽到的NB-loT、LoRa和ZETA、eMTC等技術都是可以承載低功耗廣域網絡的通訊協議,而這也是目前最適用于新一代智能水表數據遠傳的技術。
今天,我們著重來談談最耳熟能詳的NB-loT和LoRa,兩位頗有潛力的競爭者,在智能水表布局中到底是如何PK的?
故事的緣起:LPWAN
要談NB-loT和LoRa的PK,還要從低功耗廣域網絡(Low Power Wide Area Network, LPWAN)說起。
在物聯網早期發展中,負責數據傳輸的常見技術包含wifi、藍牙、Zigbee和2G/3G/4G等。但是,隨著萬物互聯概念的出現,上述大多數技術已經沒有辦法滿足新時期的需求。
比如:
大家知道wifi和藍牙是無法遠距離傳輸的;Zigbee更適合在室內布局而且且穿透性也不夠好;
2G/3G/4G倒是能夠實現數據遠傳,但是功耗實在太高,由于其本身能傳輸大量數據,而一般城市基礎設施的數據量又都很小,所以總給人一種用大炮打蚊子的感覺。
于是,為了實現遠傳和低功耗,低功耗廣域網絡技術(LPWAN)應運而生,其特點就是能夠遠距離傳輸小批量數據。這幾乎是為“萬物互聯”量身定制的技術了。
LPWAN可以分為兩類,一類是沒有授權頻譜的技術,比如LoRa、SigFox。另一類就是有授權頻譜的,工作在3GPP支持的2G/3G/4G蜂窩通信技術,比如NB-loT、LTE Cat-m等。
LPWAN是物聯網發展的寵兒,這是毋容置疑的。根據相關統計,預計在2022 年,全球 LPWAN 市場的價值將會提升至460億美元以上(2015 年的價值剛剛超過5億美元)。
LoRa VS NB-loT
在低功耗廣域網絡(LPWAN)的世界中,相較于NB-IoT,LoRa有著一定的先發優勢。
但是自2017年NB-IoT技術凍結,隨后開始商用后,其標準也迅速得到廣泛的認同。從基本面上來講,兩者都各有千秋。
傳輸距離
從傳輸距離來講,LoRa略勝一籌,其在城市中無線距離范圍為1-2KM,而在郊區可以達到20KM。
而NB-IoT的一般通信距離大概為15KM左右,不過NB-IoT在室內環境信號覆蓋則相對較好。
注:亦有分析指出NB-IoT的 覆蓋范圍可延長至 18-21 公里,LoRa 提供的覆蓋范圍為 12-15 公里。

從使用頻段來講,LoRa和NB-IoT均使用的是1GHz以下的頻段。
其中的差異是,LoRa的頻段是非授權頻段,無需申請即可進行網絡建設,網絡架構簡單,運營成本也低。但是,非授權頻段是大家都可以使用的,這在實踐中就會出現“被占頻”的尷尬,周圍環境會有較多不確定因素影響數據的傳輸。
NB-IoT則是手持令箭的授權頻段,是專用的,所以不存在“被占頻”的情況。可這種架構需要建立通信運營商的服務之上,還需要SIM卡,每個模塊會產生流量或者服務的費用,所以成本相對較高。
從這個角度來講,NB-IoT顯然是要比LoRa更加可靠的!

從功耗上來說,LoRa略勝一籌。由于 NB-loT在蜂窩授權頻譜上工作,設備必須定時(相對頻繁地)進行網絡同步,這相應會消耗電量。
而在 LoRa 的異步頻段中,終端應用程序精確決定設備的“休眠”時間,因此電池電量可以輕松保存。
此外,NB-loT 的線性發射器需要的“峰值電流”比采用非線性調制的 LoRa 多幾個數量級,對電池施加額外壓力。不過現在NB-loT的電池的壽命,也已經可以達到10年以上了,基本上可以抵消掉功耗上的差異。

傳輸功率
在傳輸速率上,NB-IoT就真的是很牛了。平均數據速率可達200Kbps,而LoRa速率則保持在10Kbps左右,兩者相差竟然達到了20倍。

靈活性
從靈活性來看,LoRa基于非授權頻譜,不需要引入通信運營商的服務,所以設置更為靈活。一些比較有實力的企業甚至可以輕松使用LoRa創建自己的物聯網系統,因而從市場上來講,是相對分散的。而未來的NB-IoT網絡運營很有可能集中在三大運營商手里,所以這一領域的市場集中度或為100%。

模組成本
從模組成本來看,NB-IoT依然有著一定優勢。盡管微軟的模組報價為10.37美元,但是業界的一個觀點仍然認為,LoRa模組的價格應該在6-10美元之間。
而NB-IoT方面,華為等企業認為其模組的理想價格應該是小于5美元的。不過不能忽視的一個點是,NB-IoT還涉及通訊運營商的流量或服務資費,盡管現在很多運營商已經推出了比較低廉的包月甚至包年價格,但確實也是一筆不小的開支。
值得指出的是,據相關人士分析,NB-IoT和LoRa目前都還處于發展的起步階段,需要各方投入和共同發展。當大規模部署成為可能的時候,NB-IoT和LoRa的模組成本也會進一步降低。
總的來說,LoRa和NB-IoT還是各有千秋的,基本處于勢均力敵的狀態。
拋開技術層面來講,LoRa較早地進入商用階段,在方案處置上應該積累了相應的經驗。同時,NB-IoT作為一個新興事物,又有國家的大力支持,其發展潛力也是不容小視。因而,如何選擇還是應該根據企業自身的情況來確定。
例如,有業者認為,雖然 NB-IOT 也在公共領域很受歡迎,但不像 LoRa 一樣能在私有企業的專有網絡中使用。也有人表示,應用LoRa進行物聯網通訊開發難度大、周期長、進入門檻高。
既然兩者勢均力敵,為什么NB顯得更強勢?
第二部分的比較,讓我們怎們看怎么覺得兩者在技術上不分高下。但是目前NB-IoT在國內所顯示出來的強勢,大有蓋過LoRa的態勢。
除了它獲得了國家層面的大力支持外(《工業和信息化部辦公廳關于全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展的通知》),還有其他的影響因素嗎?
據業內人士指出,這其中的微妙之處就在“授權頻段”這四個字上。
我們以水表為例,如果使用的是LoRa,那么就會有剛才提到的被占頻或者信號被干擾的情況出現,也就是誰都可以使用這個頻段。一旦出現這種情況,就需要投入大量的人力去調整頻率,以保證數據上傳的穩定可靠。
這對于水司和供應商來說都是非常頭疼的一件事。如果使用的NB-IoT,那么就可以完全規避這個問題,因為NB-IoT使用的專屬頻段,也就是說是獨占的。
同時,由于是授權頻段,并且可以在原本的蜂巢式網路設備上快速部署NB-IoT的建置,對營運商而言便可以節省布建成本。因此相關人士預測,未來NB-IoT將為全球主流電信商力推的方向。
亦有業者指出,中興事件之后,讓我們認識到自主生產芯片的重要性,也讓社會各個層面開始注重自主技術。由于LoRa的核心技術是掌握在境外企業手上,對于咱們中國企業來說,這在無形中增加了我們被扼住咽喉的風險。