物聯(lián)網(wǎng)正在蓬勃發(fā)展，LoRaWAN與NB-IoT是引領(lǐng)潮流的兩大低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。這些遠(yuǎn)距離、低帶寬無線語言現(xiàn)在聽起來可能令人困惑，但它們是解鎖出色的物聯(lián)網(wǎng)功能的關(guān)鍵。

無論是試圖在龐大的倉庫中跟蹤資產(chǎn)、監(jiān)控農(nóng)場的環(huán)境條件，還是構(gòu)建大型智慧城市網(wǎng)絡(luò)，LoRaWAN與NB-IoT都能滿足需求。當(dāng)然，還存在其他無線選項，例如Zigbee和藍(lán)牙，但它們的范圍和電池壽命都無法與這些LoRaWAN相提并論。這里說的是一次充電即可運行多年!

因此，無論選擇哪個-LoRaWAN的開放標(biāo)準(zhǔn)或NB-IoT的蜂窩技術(shù)，都會驚嘆于它們出色的性能。

LoRaWAN與NB-IoT概述

LoRaWAN與NB-IoT都是LPWAN技術(shù)，但它們的運作方式卻截然不同。LoRaWAN使用未經(jīng)許可的頻譜和專有的擴頻調(diào)制，而NB-IoT利用許可的LTE頻段和窄帶4G蜂窩。為了真正了解這兩個選項的比較，需要定義LoRaWAN和NB-IoT的工作原理。

什么是LoRaWAN

LoRaWAN是LoRa聯(lián)盟為低功耗、電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它利用LoRa物理層，這是一種專有的擴頻調(diào)制技術(shù)，源自Semtech獲得專利的線性調(diào)頻擴頻(CSS)技術(shù)。

LoRaWAN規(guī)范定義了一種安全的雙向通信協(xié)議，具有端到端加密、數(shù)據(jù)身份驗證和移動性支持等功能。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)需要網(wǎng)關(guān)將終端設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，每個設(shè)備都會為LoRa芯片組產(chǎn)生少量費用。

LoRaWAN旨在提供一種將物聯(lián)網(wǎng)“事物”連接到區(qū)域、國家或全球網(wǎng)絡(luò)的簡單方法，同時滿足低功耗、遠(yuǎn)距離、本地化服務(wù)和安全通信等關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)要求。

什么是NB-IoT

NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))是3GPP開發(fā)的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，旨在為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供低功耗、廣域網(wǎng)連接。它經(jīng)過優(yōu)化，可為固定物聯(lián)網(wǎng)傳感器和儀表提供廣泛的覆蓋范圍和增強的室內(nèi)滲透能力。

與未經(jīng)許可的LoRaWAN協(xié)議不同，NB-IoT在移動運營商擁有的許可蜂窩頻譜中運行。這種許可方法旨在提供更可靠和可互操作的用戶體驗，盡管與未經(jīng)許可的LPWAN技術(shù)相比，其長期成本更高。

NB-IoT在3GPP第13版中完成了標(biāo)準(zhǔn)化，可以以帶內(nèi)、保護帶或獨立模式部署，無需像LoRaWAN這樣的網(wǎng)關(guān)。NB-IoT設(shè)備直接連接到蜂窩基站。

NB-IoT采用嵌入式SIM(eSIM)的趨勢不斷增長，根據(jù)GSMAIntelligence，83%的組織認(rèn)為它對物聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要。eSIM允許配置支持“空白”SIM的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，以簡化全球連接。

LoRaWAN與NB-IoT：逐個功能對比

LoRa和NB-IoT作為領(lǐng)先的LPWA協(xié)議脫穎而出，擁有多種共同屬性，如較長的電池壽命、廣泛的覆蓋范圍和成本效益。盡管NB-IoT和LoRa標(biāo)準(zhǔn)有驚人的相似之處，但仍存在顯著的區(qū)別：

范圍和覆蓋范圍

LoRaWAN利用網(wǎng)關(guān)提供每個網(wǎng)關(guān)5-15公里半徑的遠(yuǎn)程覆蓋，使其適合農(nóng)村/偏遠(yuǎn)地區(qū)和跟蹤移動資產(chǎn)。其地理位置不是基于GPS的。

NB-IoT在蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中運行，每個蜂窩站半徑為2-3公里。它需要密集的小區(qū)部署才能實現(xiàn)廣域覆蓋，但在現(xiàn)有4G基礎(chǔ)設(shè)施的室內(nèi)/城市地區(qū)表現(xiàn)更好。NB-IoT使用GPS提供地理定位服務(wù)。

帶寬和數(shù)據(jù)速率

NB-IoT具有明顯的優(yōu)勢，由于其先進的設(shè)計，在LTE上提供180kHz帶寬(在4G上更高)，數(shù)據(jù)速率高達(dá)200kbps。相比之下，LoRaWAN的帶寬限制為125khz、250khz和500khz，最大速率為50kbps。NB-IoT的許可頻譜和強大的MAC層還可以提供更好的噪聲和干擾保護。

延遲

LoRaWAN優(yōu)先考慮延長物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命，但這是以高延遲為代價的。相比之下，NB-IoT作為一種蜂窩技術(shù)，通過頻繁“檢查”網(wǎng)絡(luò)來提供較低的延遲。這使得NB-IoT成為需要更靈敏通信的物聯(lián)網(wǎng)用例的更好選擇。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

LoRaWAN使用星形拓?fù)?，其中終端設(shè)備直接與網(wǎng)關(guān)通信，然后網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)中繼到中央網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。相比之下，NB-IoT遵循蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，設(shè)備直接連接到基站，利用現(xiàn)有蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。雖然基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相似，但與NB-IoT的直接設(shè)備到基站連接模型相比，主要區(qū)別在于LoRaWAN使用網(wǎng)關(guān)作為媒介。

成本和服務(wù)質(zhì)量(QoS)

LoRaWAN在無需許可的ISM頻譜中運行，可降低部署和設(shè)備成本。NB-IoT在獲得許可的蜂窩頻段中，需要運營商支付高額許可費才能提高頻譜效率。這種特權(quán)訪問可確保卓越的質(zhì)量和安全性，但代價高昂，需要擴展LTE基礎(chǔ)設(shè)施以支持物聯(lián)網(wǎng)。LoRaWAN以低廉的價格滿足本地化、低功耗部署的需求，而NB-IoT則提供無縫的可靠性和覆蓋范圍，這是由蜂窩運營商的專屬領(lǐng)域提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

部署狀態(tài)

截至2024年，LoRaWAN的足跡遍及全球，在181個國家/地區(qū)擁有170多家運營商。據(jù)GSMA稱，NB-IoT受到了更多地區(qū)的關(guān)注，在64個國家(主要是亞洲和歐洲)有124個運營商部署。2022年LoRaWAN芯片組出貨量領(lǐng)先，達(dá)到6590萬，而NB-IoT占2240萬，預(yù)計到2027年所有出貨量將每年增長20%。

LoRaWAN與NB-IoT對比圖

下面的比較圖突出顯示了LoRaWAN和NB-IoT在不同參數(shù)方面的主要區(qū)別。

LoRaWAN與NB-IoT的優(yōu)缺點

雖然LoRaWAN和NB-IoT在低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)方面有一些相似之處，但它們在幾個關(guān)鍵方面存在顯著差異。讓我們探討一下LoRaWAN和NB-IoT的突出優(yōu)點和缺點：

LoRaWAN的優(yōu)點：

• 無與倫比的遠(yuǎn)程能力(長達(dá)15公里)
• 極低功耗，10年以上電池壽命
• 私有和本地化網(wǎng)絡(luò)部署
• 降低成本
• 開放標(biāo)準(zhǔn)和互操作性

LoRaWAN的缺點：

• 數(shù)據(jù)速率較低，不適合高帶寬應(yīng)用
• 有限的服務(wù)質(zhì)量和優(yōu)先級管理
• 密集部署中的潛在干擾
• 需要專用網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施

NB-IoT的優(yōu)點：

• 與LoRaWAN相比，數(shù)據(jù)速率更高
• 利用現(xiàn)有的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)廣泛的覆蓋范圍
• 提高服務(wù)質(zhì)量和優(yōu)先級管理
• 蜂窩級安全性和可靠性

NB-IoT的缺點：

• 更高的部署和運營成本
• 對蜂窩運營商和基礎(chǔ)設(shè)施的依賴
• 射程較短且室內(nèi)穿透力有限
• 與LoRaWAN相比，功耗更高

NB-IoT和LoRaWAN的不同用例

LoRaWAN非常適合需要遠(yuǎn)距離通信、深度室內(nèi)穿透和超低功耗的應(yīng)用。一些常見的用例包括：

• 智慧農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(土壤、牲畜追蹤、微氣候)
• 智能公用事業(yè)(水、暖氣、煤氣、電)
• 智能建筑(室內(nèi)空氣質(zhì)量、占用、計量、泄漏檢測)
• 智慧城市(停車場、街道照明、廢物管理、噪音水平、交通燈、車隊管理)
• 智慧工業(yè)(工業(yè)設(shè)備健康監(jiān)測、節(jié)能減排)

另一方面，NB-IoT更適合需要更高數(shù)據(jù)速率、增強服務(wù)質(zhì)量和更廣泛覆蓋范圍的應(yīng)用。一些潛在的用例包括：

• 具有實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芄檬聵I(yè)監(jiān)控(電、氣、水)
• 智能醫(yī)療(患者監(jiān)護、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù))
• 智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(預(yù)測維護、資產(chǎn)跟蹤、流程優(yōu)化)
• 智慧城市(交通管理、公共交通、環(huán)境監(jiān)測)
• 智能零售(庫存管理、資產(chǎn)跟蹤、供應(yīng)鏈可視性)
• 智慧農(nóng)業(yè)(精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、灌溉)
• 智能物流(貨運追蹤、冷鏈監(jiān)控、車隊管理)

LoRaWAN與NB-IoT：哪個更適合物聯(lián)網(wǎng)連接?

將LoRaWAN與NB-IoT標(biāo)記為純粹的互補或競爭對手未免過于簡單化。它們的用例在某些領(lǐng)域可能會重疊，但基于各自的優(yōu)勢，每個用例更適合不同的場景。

LoRaWAN在沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的農(nóng)村、偏遠(yuǎn)地區(qū)大放異彩。其遠(yuǎn)距離、免許可頻譜、低功耗以及經(jīng)濟高效的私有部署是其主要優(yōu)勢。但也可以在城市中使用，比如處理智能公用事業(yè)、建筑、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，凡是所能想到的。其非GPS地理定位，對于供應(yīng)鏈和運輸跟蹤等電池受限的移動用例也至關(guān)重要。

另一方面，NB-IoT通過利用現(xiàn)有4G/LTE基礎(chǔ)設(shè)施，提供可靠、更高帶寬的連接，非常適合實時、關(guān)鍵任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。這使得它非常適合智慧城市、聯(lián)網(wǎng)車輛和工業(yè)用例，尤其是在城市領(lǐng)域。然而，在沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的農(nóng)村地區(qū)，其較高的部署成本和對耗電的GPS的依賴可能會受到限制。

選擇取決于覆蓋范圍、帶寬、功率限制、移動性和成本等需求。根據(jù)優(yōu)勢對兩者進行戰(zhàn)略部署，而不是非此即彼，可以跨用例實現(xiàn)強大的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

常見問題解答：

1.LoRaWAN和NB-IoT設(shè)備可以相互通信嗎?

答：不可以，LoRaWAN和NB-IoT是獨立的技術(shù)，不能直接相互通信。但是，可以通過可以在兩種協(xié)議之間進行轉(zhuǎn)換的通用平臺或網(wǎng)關(guān)來加以集成。

2.LoRaWAN和NB-IoT哪種技術(shù)更安全?

這兩種技術(shù)都采用了強大的安全機制，但NB-IoT作為蜂窩生態(tài)系統(tǒng)的一部分，通常提供增強的安全功能和蜂窩級加密。