Over de afgelopen jaren, verschillende technologieën van het wereldwijde internet der dingen zijn na elkaar ontstaan, vooral op het gebied van low power wide area netwerken. De LPWAN-markt wordt gedomineerd door NB-IoT- en LoRa-technologieën, die connectiviteit tussen industrieën ondersteunen en innovatieve diensten creëren, zoals slimme gas- en watermetingen en slim parkeren. De twee technologieën worden vaak met elkaar vergeleken, en discussies over wat beter is voor ontwikkeling zijn aan de gang. Dit artikel probeert erachter te komen hoe bedrijven kunnen kiezen tussen de twee technologieën om het internet der dingen te bouwen.
Trends en statistieken: LoRa, NB-IoT en LPWAN
Ondanks het tekort aan chipsets en de pandemie van het coronavirus, de wereldwijde LPWAN-markt heeft de afgelopen jaren een aanzienlijke groei doorgemaakt. De markt verwacht dat bereiken $46 miljard door 2022 (op van net voorbij $500 miljoen binnen 2015). In feite, LPWAN is sindsdien een hotspot 2016, met vier technologieën, LoRa, NB-IoT, Sigfox en LTE-M, goed voor meer dan 96% van het marktaandeel. Specifieker, NB-IoT heeft het leidende aandeel 47%, gevolgd door LoRa-opnamen over een 36% marktaandeel.
De APAC-regio is een groot podium geweest voor LPWAN-netwerktechnologieën, en China is een cruciale markt voor de vroege acceptatie en ontwikkeling van LoRa en NB-IoT. Een van de belangrijkste succesfactoren van LoRa en NB-IoT is de ondersteuning vanuit het solide ecosysteem van toonaangevende IoT-leveranciers zoals Amazon, Huawei, Qualcomm, en Cisco. Zowel grote operators als apparatuurreuzen bieden klanten een ruimere keuze. Het zou interessant zijn om te zien wat voor soort ondersteuning LoRa en NB-IoT zullen bieden als het gaat om de inzet van IoT.
Een korte introductie van LoRa en NB-IoT
In de nieuwe golf van ontwikkeling van het internet der dingen, als twee van de meest veelbelovende LPWAN-communicatietechnologieën, com met verschillende technische en commerciële kenmerken. Deze twee technologieën zijn ontworpen met een brede dekking, laag energieverbruik, goedkoop, meerdere verbindingen, en lage snelheid. Beiden zijn ideaal voor IoT-toepassingen met een laag vermogen en spelen een actieve rol bij de uitbreiding van hun ecosystemen. Alvorens in de vergelijking te duiken, let’s take a quick look at the two protocols.
Wat is LoRa
LoRa (Langeafstand) verwijst naar een draadloos transmissieschema voor ultralange afstanden op basis van spread-spectrumtechnologie, en wordt geadopteerd en gepromoot door het Amerikaanse bedrijf Semtech. Het biedt veilige en tweerichtingsgegevensoverdracht, en maakt langeafstandscommunicatie met IoT-netwerken mogelijk gedurende meerdere jaren zonder batterijvervanging. Het kan signalen verzenden en ontvangen tot 10 mijlen ver, en indien nodig, het communicatiebereik kan worden uitgebreid tot honderden kilometers door het gebruik van repeaters.
Trouwens, vrij veel mensen vragen zich af wat het verschil is tussen LoRa en LoRaWAN. Hoewel ze vaak als synoniemen worden genoemd, de twee termen verwijzen naar totaal verschillende dingen. Specifiek, LoRaWAN is een LPWAN-protocolstandaard die werkt in de LoRa-technologieomgeving. LoRa zelf is een modulatiemethode van de Internet of Things-communicatie.
Wat is NB-IoT
NB-IoT (Smalband internet der dingen) is een technische standaard die is gedefinieerd door de 3GPP-standaardisatieorganisatie om een breed scala aan mobiele apparaten en services te ondersteunen. De specificatie is geïmplementeerd in 3GPP Release 13 (LTE Geavanceerde PRO) in juni 2016. Het richt zich vooral op dekking binnenshuis, laag energieverbruik, goedkoop, en een hoge verbindingsdichtheid. Het NB-IoT-netwerk heeft netwerkstandaarden van carrier-kwaliteit en kan een betere signaalservicekwaliteit bieden, beveiliging en authenticatie, onder andere.
LoRa versus NB-IoT: een functie-voor-functie vergelijking
Als je online zoekt, er zijn veel stukjes en beetjes informatie over de verschillen tussen LoRa en NB-IoT. Het ABI Research heeft zelfs een fantastisch rapport gemaakt over de vergelijking van de twee technologieën. In het volgende gedeelte ziet u een gedetailleerde vergelijking tussen LoRa en NB-IoT, en we zullen ze opsplitsen op basis van hun overeenkomsten en verschillen.
Overeenkomsten van LoRa en NB-IoT
- Ze behoren allemaal tot de nieuwe technologie van IoT-communicatie
NB-IoT werd gezamenlijk gelanceerd door Huawei en China Mobile in 2016 en gecommercialiseerd in 2017.
Lora-technologie heeft LoRa Alliance officieel gelanceerd in 2016 door Semtech en ZTE in de Verenigde Staten, en is continu gepromoot en ontwikkeld in China.
- Ondersteuningbrede dekking
Langeafstandscommunicatie is beschikbaar voor LoRa en NB-IoT om een brede dekking te bereiken.
- Ondersteuning laag stroomverbruik
Zowel NB-IoT als LoRa ondersteunen een laag stroomverbruik, met een stand-by stroomverbruik van minder dan 10uA. En beide ondersteunen batterijvoeding en hebben doorgaans een operationele levensduur van jaren.
Verschillen tussen LoRa en NB-IoT
- Netwerken
NB-IoT is gebaseerd op cellulaire netwerken van mobiele netwerken, terwijl LoRa afhankelijk is van de LoRa-gateway. De eindapparaten van NB-IoT kunnen rechtstreeks verbinding maken met en communiceren met de cloud. LoRa-eindknooppunten moeten eerst de gegevens naar de gateway verzenden, en dan communiceert de gateway met het cloudplatform.
Relatief gezien, het netwerken van NB-IoT is handiger.
- Frequentieband:
LoRa opereert in de niet-gelicentieerde gratis ISM-band, maar het verschilt van land tot land en regio. De LoRa Alliance zet zich in om het gestandaardiseerde LoRaWAN-protocol wereldwijd te promoten, waardoor apparaten die voldoen aan de LoRaWAN-specificatie met elkaar kunnen worden verbonden.
NB-IoT maakt gebruik van een gelicentieerde frequentieband en kan worden ingezet in 3 manieren: op zichzelf staand, wachtband, en in-band. De meeste operators over de hele wereld gebruiken de 900 MHz voor NB-IoT, met een aantal inzetten in de 800 MHz. NB-IoT behoort tot de vergunde frequentieband, welke, zoals 2G/3G/4G, is een speciaal geplande frequentieband met relatief weinig interferentie. Bovendien, het kan worden geïntegreerd met de bestaande basisstations van het mobiele netwerk.
De kosten van bandlicenties zijn tegenwoordig niet goedkoop – meer dan $500 per MHz.
- Transmissie afstand
Langeafstandsdekking is wat zowel LoRa als NB-IoT gemeen hebben, maar NB-IoT presteert beter met een uitbreidende dekking tot 18 – 20 km, die hoger is dan de 12 – 15 km ondersteund door LoRa.
Een interessant feit dat het vermelden waard is, echter, is dat NB-IoT goed werkt in steden, maar de prestaties zijn gemiddeld in buitenwijken of landelijke gebieden (overal zonder sterke mobiele dekking). De dekking van LoRa in alle regio's blijft relatief stabiel omdat het niet afhankelijk is van mobiele data of wifi.
- Prestaties van de batterij
LoRaWAN presteert op dit punt beter. Omdat NB-IoT werkt in een cellulair gelicentieerd spectrum, apparaten moeten periodiek en vaak met het netwerk worden gesynchroniseerd, die op zijn beurt stroom verbruikt. echter, een dergelijke netwerksynchronisatie is niet nodig in de op ALOHA gebaseerde LoRa-architectuur.
The LoRa end application can precisely determine the ‘sleep’ time of the device, zodat batterijvermogen gemakkelijk kan worden bespaard. The linear transmitter of NB-IoT requires several orders of magnitude more ‘peak current’ than LoRa with nonlinear modulation, wat de batterij extra belast.
- Overdrachtssnelheid
De datasnelheid van B-IoT-communicatie kan theoretisch 160Kbp-250Kbps bereiken, terwijl de communicatiesnelheid van Lora ongeveer 0,3-50 Kbps is. In dit opzicht, NB-IoT kan LoRa uit het spel gooien.
De hogere datasnelheden van NB-IoT maken het perfect voor toepassingen die een snellere datadoorvoer vereisen.
- Aantal ondersteunde knooppunten
In theorie, een enkel NB-IoT-basisstation kan ondersteunen 200,000 knooppunten, terwijl LoRaWAN meer dan ondersteunt 60,000.
- Kosten
Ongeacht hoe krachtig LPWAN-protocollen zijn, de bedrijfskosten zijn een kritische factor om te overwegen, anders, het is onwaarschijnlijk dat het levensvatbare IoT-oplossingen zijn. LoRa heeft hier een voordeel. De totale kosten van LoRaWAN-modules bedragen ongeveer $8 – $10, dat is ongeveer de helft van de prijs van NB-IoT-modules.
Hoe complexer de inzet van het NB-IoT-netwerk, hoe hoger de IP-gerelateerde kosten (in termen van gelicentieerd spectrum), waardoor de totale kosten van NB-IoT toenemen. Het is duurder om NB-IoT te upgraden naar geavanceerde 4G/5G/LTE-basisstations dan LoRa te implementeren via industriële tower-top gateways. De kosten van LoRa-technologie zullen naar verwachting verder dalen naarmate de markt volwassener wordt.
- Eigen netwerkmogelijkheid
De markt voor LoRaWAN-technologie is geleidelijk volwassener geworden en is enorm populair geworden in openbare netwerken. It has been deployed across the world to build ‘smart cities’. Hoewel NB-IoT grote acceptatie krijgt in het publieke domein, het is niet zo toepasbaar als LoRa in de particuliere netwerken van ondernemingen.
Bovendien, grote bedrijven kunnen LoRa gebruiken om hybride IoT-modellen te creëren om intelligente faciliteiten te bouwen, en op hetzelfde moment, ze kunnen openbare netwerken gebruiken om informatie en activiteiten buiten het apparaat te verwerken. Merk op dat NB-IoT alleen beschikbaar is in openbare netwerkmodus.
Een vergelijkingstabel van NB-IoT VS LoRa
| LoRa | NB-IoT | |
|---|---|---|
| Jaar van ontwikkeling | 2015 | 2017 |
| Frequentieband: | Ongelicenseerd spectrum | Gelicentieerde frequentiebanden |
| Transmissiedekking | 12 - 15 km | 18 - 20 km |
| Aantal ondersteunde knooppunten | 60,000 | 200,000 |
| Overdrachtssnelheid | Lagere gegevensoverdrachtsnelheid | Hogere gegevensoverdrachtsnelheid (10x LoRa’s rates) |
| Prestaties van de batterij | Langere batterijduur | Kortere batterijduur |
| Kosten | Lagere kosten per apparaat (maar gateway vereist) | Hogere kosten per apparaat (maar geen gateway vereist) |
| Eigen netwerkmogelijkheid | Ja | Nee |
Verschillende use-cases van LoRa en NB IoT
Als het om de toepassing gaat, NB-IoT en LoRa onderhouden een concurrerende en complementaire relatie. Op gebieden zoals slimme meters waar u zowel LoRa als NB-IoT kunt gebruiken, het zijn concurrenten. Het NB-IoT netwerk is meer geschikt voor terminals met een breed scala aan activiteiten, en LoRa-technologie is ideaal voor ondergrondse en afgelegen gebieden waar het NB-IoT-netwerk onstabiel is.
NB-IoT-toepassingen
- Fietsen delen: Brede distributie en lage eenheidsdichtheid, waardoor het geschikt is voor operatornetwerken.
- Slimme meting: Watermeters, elektriciteitsmeters, gasmeters, enz. Er zijn lage vereisten voor de acquisitiefrequentie en de beschikbaarheid van het netwerk, en zelfgebouwde basisstations blijven buiten beschouwing.
- Slim draagbaar: Eindapparaten zijn verspreid over het hele stedelijke gebied, wat perfect is voor operatornetwerken.
- formaldehyde en ander schadelijk gasgehalte: Positioneringsterminals verplaatsen zich over regio's, en de intervalfrequentie van uploaden is niet hoog.
- Monitoring van water-/leidingnetwerken: Brede distributie en kleine eenheidsdichtheid.
- Slim parkeren: De verandering van het magnetische veld wordt veroorzaakt door een geomagnetisch veld om de parkeerplaats van voertuigen te bepalen.
LoRa-toepassingen
- Slimme meting: Gebruikers stellen hoge eisen aan de ophaalfrequentie, data-analyse en netwerkbeschikbaarheid.
- Slimme parkeerdetectie: Bepaalde vereisten op het gebied van ophaalfrequentie en levensduur van eindapparaten.
- Voorstedelijk: Zoals mijnbouw, extractieve industrieën, en zware industrieën.
- Gesloten gebieden: Gebruikers op universiteiten, parken, en gebouwen willen private netwerken bouwen om hun eigen applicaties en faciliteiten te beheren.
- Industriële gegevensoverdracht: Sterke anti-interferentie, lange transmissieafstand en stabiele datatransmissie zijn vereist.
LoRa of NB IoT – Concurrenten of complementair?
U zult merken dat veel technische artikelen LoRa- en NB-IoT-technologieën vergelijken alsof ze vechten om wie de IoT-markt domineert. In feite, als twee opkomende technologieën, LoRa- en NB-IoT-standaarden zijn ontworpen om de energie-efficiëntie te verbeteren, beveiliging en interoperabiliteit van IoT-apparaten. Algemeen, elk van hen heeft zijn eigen sterke en zwakke punten om tegemoet te komen aan verschillende doelgroepen. De keuze van de technologie hangt af van de behoeften van de gebruikers, en het moet redelijkerwijs worden gekozen op basis van uw daadwerkelijke project.
Zowel NB-IoT als LoRa bevinden zich nog in de beginfase van ontwikkeling en vergen investeringen en gezamenlijke inspanningen van alle partijen. Wanneer grootschalige implementatie mogelijk wordt, de implementatiekosten van NB-IoT en LoRa worden uiteraard verder verlaagd. In deze nieuwe golf van IoT-ontwikkeling, de uitvoering van projecten moet een prioriteit zijn om concurrentievoordelen te behalen. Productinnovatie is noodzakelijk voor LoRa en NB-IoT, en projecttoepassingsinnovatie moet grote nadruk krijgen. It’s hard to say who will win the match, ten slotte, alles is mogelijk.
