Primerjalna analiza LoRa in NB-IoT, kdo je boljši
Tehnologije LPWAN, kot je LoRa, zagotavljajo podporo na komunikacijski ravni za razvoj interneta stvari. Trenutno je kitajska domača industrija LPWAN v glavnem razdeljena na dva tabora. NB-IOT se vse bolj približuje obsežnemu poslu, medtem ko je LoRa zacvetela povsod. Pri aplikacijah je treba upoštevati veliko dejavnikov, kot so stroški vozlišča, stroški omrežja, življenjska doba baterije, hitrost prenosa podatkov (pretok), zakasnitev, mobilnost, pokritost omrežja in vrsta uvajanja. Lahko rečemo, da nobena posamezna tehnologija ne more zadovoljiti vseh potreb interneta stvari. Tehnologije NB-IoT in LoRa imata različne tehnične in komercialne značilnosti, zato bodo različni scenariji uporabe. Tukaj bo razložena razlika med obema in razloženi primerni scenariji uporabe vsakega.
Trenutno se je z vidika industrijskega razvoja oblikovala celovita industrijska veriga, sestavljena iz sedmih členov: čipov, modulov, terminalov, komunikacijske opreme, platform, operaterjev in aplikacij. Urednik je zbral del NB-IoT in LoRa v Primerjalnem grafikonu tržne koncentracije vsake povezave, poglejmo si razliko med obema s tega vidika.
Frekvenčni pasovi, kakovost storitev in stroški
LoRa deluje v nelicenciranem frekvenčnem pasu pod 1 GHz, zato za aplikacijo ni dodatnih stroškov. NB-IoT in mobilne komunikacije uporabljajo licencirane frekvenčne pasove pod 1 GHz. Frekvenčni pas med 500MHz in 1GHz je optimalna izbira za komunikacijo na dolge razdalje, saj sta dejanska velikost in učinkovitost antene precej ugodna.
LoRaWAN uporablja brezplačne nelicencirane frekvenčne pasove in je asinhroni komunikacijski protokol, ki je najboljša izbira za napajanje baterije in nizke stroške. Protokola LoRa in LoRaWAN imata edinstvene značilnosti pri obvladovanju motenj, prekrivanju omrežja, razširljivosti itd., vendar ne zagotavljata enake kakovosti storitve (QoS) kot celični protokoli. Poroča se, da je dražba dovoljenega frekvenčnega pasu Sub-GHz več kot 500 milijonov ameriških dolarjev na MHz. Mobilna omrežja in NB-IoT ne ponujajo enake življenjske dobe baterije kot LoRa zaradi skrbi glede kakovosti storitve (QoS). Zaradi QoS in pristojbin za uporabo visokofrekvenčnega pasu se mobilna omrežja in NB-IoT priporočajo za scenarije aplikacij, ki morajo zagotoviti QoS. LoRa je dobra izbira, če so zaželeni nizki stroški in veliko število povezav, kot je prikazano na spodnji sliki.
Življenjska doba baterije in zakasnitev povezave navzdol
Koncept zasnove celičnega omrežja je optimalna izraba frekvenčnega pasu, ki ustrezno žrtvuje stroške vozlišča in življenjsko dobo baterije. Nasprotno, vozlišča LoRaWAN so rojena za nizke stroške in dolgo življenjsko dobo baterije, pri izkoriščanju frekvenčnega pasu pa obstajajo določene pomanjkljivosti.
Glede življenjske dobe baterije je treba upoštevati dva pomembna dejavnika, trenutno porabo vozlišča (vrhunski in povprečni tok) in vsebino protokola. LoRaWAN je asinhroni protokol, ki temelji na ALOHA, kar pomeni, da lahko vozlišča spijo dolgo ali kratko glede na potrebe specifičnih scenarijev aplikacije, medtem ko morajo biti vozlišča sinhronih protokolov, kot je celična, redno povezana v omrežje. Na primer, mobilni telefoni na trgu se morajo zdaj med delovanjem sinhronizirati z omrežjem vsakih 1,5 s. V NB-IoT je ta sinhronizacija manj pogosta, vendar se še vedno pojavlja redno, kar porablja dodatno energijo baterije.
Modulacija v celičnih omrežjih je učinkovito sredstvo za polno uporabo frekvenčnih pasov, vendar ni učinkovita z vidika vozlišča. Celična modulacija (OFDM ali FDMA) zahteva linearni oddajnik za generiranje moduliranega signala, linearni oddajnik pa zahteva več vrstnih vrednosti največjega toka kot nelinearna modulacija, višji vršni tokovi pa porabijo več energije iz baterije.
Toda sinhroni komunikacijski protokol ima prednosti v smislu krajših zakasnitev navzdol, medtem ko lahko NB-IoT zagotovi hitre hitrosti prenosa podatkov za aplikacije, ki zahtevajo veliko prepustnost podatkov. Razred B LoRaWAN skrajša zamudo pri komunikaciji navzdol z občasnim (programiranim) prebujanjem terminala za prejemanje sporočil navzdol.
Zato je lahko NB-IoT boljša izbira za aplikacije, ki zahtevajo pogosto komunikacijo, kratko zakasnitev ali veliko količino podatkov, in za scenarije, ki zahtevajo nižje stroške, daljšo življenjsko dobo baterije in redko komunikacijo Recimo, da je LoRa boljši.
Časovna pokritost omrežja in uvedba
Bistvena zahteva za delovanje vozlišča je pokritost omrežja. Očitna prednost za NB-IoT je, da se lahko vzpostavitev omrežja zagotovi z nadgradnjo obstoječih omrežnih zmogljivosti, vendar je ta nadgradnja omejena na nekatere posebne bazne postaje 4G/LTE in višje stroške. In ta nadgradnja je primerna samo za mestna območja, ki že imajo pokritost 4G/LTE, in ni primerna za oddaljena ali primestna območja brez pokritosti 4G.
Celotna industrijska veriga LoRa je relativno zrela, izdelki pa so tudi v stanju »ready to go«. Hkrati so številne države po vsem svetu v postopku ali so dokončale uvajanje omrežja po vsej državi. Pomembna prednost industrijske verige LoRa je, da imajo člani vsake povezave avtonomijo, nekatera velika podjetja pa načrtujejo ustvarjanje hibridnega poslovnega modela za uvajanje omrežij in aplikacij. Vendar pa bo industrijska veriga NB-IoT omejena s frekvenčnimi pasovi in operaterji.
Stroški opreme, stroški omrežja in hibridni modeli
Za končna vozlišča je protokol LoRaWAN enostavnejši od NB-IoT, lažji za razvoj ter primernejši in združljiv z mikroprocesorji. Mehanizem modulacije in protokol NB-IoT sta bolj zapletena, kar zahteva bolj zapletena vezja in več stroškov. Hkrati je NB-IoT obdavčen kot 3GPP. V tej fazi je davek za mobilni telefon približno 5 dolarjev, vendar je to predrago za naprave IoT in če se davek prenagljeno zniža, bo povzročilo zmedo pri cenah na trgu mobilnih komunikacij, kot so mobilni telefoni. Zato je velik problem tudi, kako organizacija 3GPP tehta davčna vprašanja interneta stvari in mobilne komunikacije.
Na trgu je že mogoče najti poceni, relativno zrele module LoRa, sledile pa bodo nadgrajene različice. LoRa Alliance nima prevelikih omejitev glede avtorskih pravic in davkov, zaradi česar je modul manj kot 4 $ v industrijski verigi LoRa zelo impresiven. Cena modulov LoRa na današnjem trgu je običajno 7-10 ameriških dolarjev, a ko tehnologija dozoreva, 4-5 ameriških dolarjev ni velika težava. In zdaj je modul LTE težko dobiti za manj kot 20 $.
V primerjavi s tradicionalnim omrežjem "železni stolp", uvedba IoT in LPWAN zahteva uporabo različnih modelov za zmanjšanje izdatkov in operativnih stroškov. Uvedba LoRaWAN je cenejša, saj jo je mogoče izvesti s tradicionalnimi stolpi za mobilne telefone, industrijskimi baznimi postajami ali celo prenosnimi domačimi prehodi. Na tej stopnji je cena stolpne bazne postaje približno 1 USD,000, cena industrijske bazne postaje je manjša od 500 USD, cena domačega prehoda pa je le približno 100 USD. Toda za NB-IoT je cena nadgradnje obstoječih baznih postaj 4G LTE konzervativno ocenjena na najmanj 15 $,000 vsaka.