Komparativna analiza LoRa i NB-IoT, tko je bolji
LPWAN tehnologije kao što je LoRa pružaju podršku na komunikacijskoj razini za razvoj Interneta stvari. Trenutno je kineska domaća LPWAN industrija uglavnom podijeljena u dva tabora. NB-IOT je sve bliži velikom poslovanju, dok je LoRa procvjetala posvuda. Postoje mnogi čimbenici koje treba uzeti u obzir za aplikacije, kao što su cijena čvora, mrežni trošak, vijek trajanja baterije, brzina prijenosa podataka (stopa protoka), latencija, mobilnost, pokrivenost mrežom i vrsta implementacije. Može se reći da niti jedna tehnologija ne može zadovoljiti sve potrebe IoT-a. Tehnologije NB-IoT i LoRa imaju različite tehničke i komercijalne karakteristike pa će postojati različiti scenariji primjene. Ovdje će biti objašnjena razlika između njih i prikladni scenariji primjene svakog od njih.
Trenutno, iz perspektive industrijskog razvoja, formiran je cjelovit industrijski lanac koji se sastoji od sedam karika: čipova, modula, terminala, komunikacijske opreme, platformi, operatera i aplikacija. Urednik je prikupio dio NB-IoT-a i LoRa-a u usporednoj tablici tržišne koncentracije svake veze, pogledajmo razliku između njih iz ove perspektive.
Frekvencijski pojasevi, kvaliteta usluge i cijena
LoRa radi u nelicenciranom frekvencijskom pojasu ispod 1GHz, tako da nema dodatne naknade za aplikaciju. NB-IoT i mobilne komunikacije koriste licencirane frekvencijske pojaseve ispod 1 GHz. Frekvencijski pojas između 500MHz i 1GHz je optimalan izbor za komunikaciju na daljinu, jer su stvarna veličina i učinkovitost antene prilično povoljni.
LoRaWAN koristi besplatne nelicencirane frekvencijske pojaseve i asinkroni je komunikacijski protokol, koji je najbolji izbor za napajanje baterije i nisku cijenu. Protokoli LoRa i LoRaWAN imaju jedinstvene karakteristike u rukovanju smetnjama, preklapanju mreže, skalabilnosti itd., ali ne pružaju istu kvalitetu usluge (QoS) kao stanični protokoli. Izvještava se da je aukcija dopuštenog frekvencijskog pojasa ispod GHz više od 500 milijuna američkih dolara po MHz. Mobilne mreže i NB-IoT ne nude isto trajanje baterije kao LoRa zbog zabrinutosti za kvalitetu usluge (QoS). Zbog QoS-a i naknada za korištenje visokofrekventnog pojasa, mobilne mreže i NB-IoT preporučuju se za scenarije aplikacija koji moraju osigurati QoS. LoRa je dobar izbor ako se preferiraju niska cijena i veliki broj priključaka, kao što je prikazano na donjoj slici.
Vijek trajanja baterije i kašnjenje veze prema nizu
Koncept dizajna mobilne mreže je optimalno korištenje frekvencijskog pojasa, čime se žrtvuju troškovi čvora i trajanje baterije. Naprotiv, LoRaWAN čvorovi su rođeni zbog niske cijene i dugog vijeka trajanja baterije, a postoje i određeni nedostaci u korištenju frekvencijskog pojasa.
Dva su važna čimbenika koja treba uzeti u obzir u smislu trajanja baterije, trenutnu potrošnju čvora (vršna i prosječna struja) i sadržaj protokola. LoRaWAN je asinkroni protokol baziran na ALOHA, što znači da čvorovi mogu spavati dugo ili kratko u skladu s potrebama specifičnih scenarija aplikacije, dok čvorovi sinkronih protokola kao što je mobilni moraju biti redovito umreženi. Na primjer, mobilni telefoni na tržištu sada se moraju sinkronizirati s mrežom svakih 1,5 s kada rade. U NB-IoT-u ova sinkronizacija postaje rjeđa, ali se još uvijek događa redovito, što dodatno troši bateriju.
Modulacija u staničnim mrežama je učinkovito sredstvo za potpuno korištenje frekvencijskih pojasa, ali nije učinkovita iz perspektive čvora. Stanična modulacija (OFDM ili FDMA) zahtijeva linearni odašiljač za generiranje moduliranog signala, a linearni odašiljač zahtijeva redove veličine više vršne struje od nelinearne modulacije, a veće vršne struje troše više energije iz baterije.
No, sinkroni komunikacijski protokol ima prednosti u smislu kraćih kašnjenja downlinka, dok NB-IoT može osigurati velike brzine prijenosa podataka za aplikacije koje zahtijevaju veliku propusnost podataka. A klasa B LoRaWAN-a skraćuje kašnjenje downlink komunikacije povremenim (programiranim) buđenjem terminala za primanje poruka prema downlink-u.
Stoga bi NB-IoT mogao biti bolji izbor za aplikacije koje zahtijevaju čestu komunikaciju, kratko kašnjenje ili veliku količinu podataka, te za scenarije koji zahtijevaju nižu cijenu, duže trajanje baterije i rijetku komunikaciju Recimo da je LoRa bolji.
Vremenska traka pokrivenosti mreže i implementacije
Bitan zahtjev za rad čvora je pokrivenost mrežom. Očigledna prednost za NB-IoT je da se razvoj mreže može osigurati nadogradnjom postojećih mrežnih objekata, ali ova je nadogradnja ograničena na određene specifične 4G/LTE bazne stanice i veću cijenu. A ova nadogradnja je prikladna samo za urbana područja koja već imaju 4G/LTE pokrivenost, a nije prikladna za udaljena ili prigradska područja bez 4G pokrivenosti.
Cijeli industrijski lanac LoRa je relativno zreo, a proizvodi su također u stanju "ready to go". U isto vrijeme, mnoge zemlje diljem svijeta su u procesu ili su dovršile implementaciju mreže u cijeloj zemlji. Istaknuta prednost industrijskog lanca LoRa je ta što članovi svake karike imaju autonomiju, a neke velike tvrtke planiraju stvoriti hibridni poslovni model za implementaciju mreža i aplikacija. Međutim, industrijski lanac NB-IoT bit će ograničen frekvencijskim pojasevima i operaterima.
Troškovi opreme, troškovi mreže i hibridni modeli
Za krajnje čvorove, protokol LoRaWAN je jednostavniji od NB-IoT, lakši za razvoj te prikladniji i kompatibilniji s mikroprocesorima. Mehanizam modulacije i protokol NB-IoT su složeniji, što zahtijeva složenije sklopove i više troškova. Istovremeno, NB-IoT se oporezuje poput 3GPP-a. U ovoj fazi, porez za mobilni telefon iznosi oko 5 dolara, ali to je preskupo za IoT uređaje, a ako se porez naglo smanji, to će uzrokovati cjenovnu zbrku na tržištu mobilnih komunikacija kao što su mobilni telefoni. Stoga je veliki problem kako 3GPP organizacija vaga porezna pitanja IoT-a i mobilne komunikacije.
Jeftini, relativno zreli LoRa moduli već se mogu naći na tržištu, a uslijedit će i nadograđene verzije. LoRa Alliance nema previše ograničenja na autorska prava i poreze, što modul manje od 4 USD u lancu industrije LoRa čini vrlo impresivnim. Cijena LoRa modula na današnjem tržištu općenito je 7-10 američkih dolara, ali kako tehnologija sazrijeva, 4-5 američkih dolara nije veliki problem. A sada je LTE modul teško pronaći za manje od 20 dolara.
U usporedbi s tradicionalnom mrežom "željeznog tornja", implementacija IoT-a i LPWAN-a zahtijeva korištenje različitih modela za smanjenje izdataka i operativnih troškova. Ugradnja LoRaWAN-a je jeftinija jer se može izvesti pomoću tradicionalnih tornjeva, industrijskih baznih stanica ili čak prijenosnih kućnih pristupnika. U ovoj fazi, cijena toranj bazne stanice je oko 1 USD,000, cijena industrijske bazne stanice je manja od 500 USD, a cijena kućnog pristupnika je samo oko 100 USD. Ali za NB-IoT, cijena nadogradnje postojećih 4G LTE baznih stanica konzervativno se procjenjuje na najmanje 15 USD,000 svaka.