LoRaWAN 将暂时取代物联网的 5G 网络

Intellias 的 Sergiy Seletskyi

5G 网络将彻底改变物联网 (IoT)。但这项技术需要数年时间才能覆盖地球的大部分地区。 Intellias 物联网实践负责人兼高级解决方案架构师 Sergiy Seletsky 表示，感谢 LoRaWAN，您无需等待 .

根据 Gartner ，整个 2020 年将使用大约 58 亿个企业和汽车物联网端点，比 2019 年增加 21%。电信网络将很快难以处理负载。

物联网专家寄希望于 5G 作为未来的物联网连接标准，它将取代物理网络并实现实时响应。这里的关键词是“未来”。 爱立信 预测到 2025 年，5G 技术将只提供给全球三分之二的人口。

由于目前围绕 5G 的炒作如此之多，人们经常忽略了一个已经存在了五年的替代方案：低距离广域网 (LoRaWAN)。在许多情况下，LoRaWAN 可以取代 5G，至少在 5G 在全球范围内可用之前。

为什么 5G 技术备受关注以及它面临哪些挑战

5G 技术因其前所未有的速度和信号质量而备受瞩目。它将使互联设备交换数据的速度提高多达 50%，并且数据块更大，这有望在所有行业中取得突破。

来源：华为通向超级互联世界之路，2019 年 12 月主题演讲

在医疗保健领域，5G 将通过提供高质量的视频流和即时响应的连接手术设备来实现机器人手术。紧急服务将使用 5G 立即响应情况。城市摄像头和配备摄像头的无人机将能够识别紧急情况并将有关信息在几秒钟内发送到控制室。

与大流行期间相比，5G 还将让更多的工业员工在家工作。他们将通过 PC、平板电脑或智能手机实时远程管理他们的设备。这可以进一步促进石油和天然气行业的发展，这些行业的设施往往位于不利的地形。

最后，5G 网络对于无人驾驶汽车至关重要。它使他们能够与城市基础设施连接并实时调整出行条件。这项技术将释放智慧城市的力量，让一切都由人工智能互联和运营。

5G 挑战

要在一个区域内构建 5G 网络，您需要从头开始构建特定的基础设施。虽然 5G 在 4G 之前，但它需要不同的天线、新的结构网络和额外的发射塔。

构建这种基础设施是一个漫长而昂贵的过程。欧盟委员会估计，将 5G 引入欧洲每个城镇将耗资 5000 亿欧元。

此外，到目前为止，消费者和制造商对 5G 技术的热情并不高。根据 GSMA 最近的一项调查 ，只有大约 30% 的美国人和 11-23% 的欧洲人表示，一旦该技术可用，他们将获得一部 5G 手机。

以下哪一项对贵公司的复苏“更为重要”？

来源：后疫情时代企业的技术重点

因此，5G 的采用仍然缓慢。

LoRaWAN 作为 5G 的替代方案

LoRa/LoRaWAN 可以完成 5G 可以完成的大部分相同任务，但速度更慢、成本更低。您不太可能使用 LoRa 来传输视频和声音。 LoRa 的速度介于 0.3Kbps 和 27Kbps 之间，这意味着传输图像需要几个小时，而流式传输电影需要几十年。

但是，LoRa 还可以用于许多其他用途。

该技术最初是为工业物联网传感器开发的，而不是消费类设备。它用于传输短数据包（约 240 字节），不支持网络 IP 堆栈。这使得 LoRa 适用于传输温度、湿度、振动、光照等类似数据。

LoRa 和 LoRaWAN 代表远程协议和远程广域网。它们基于低功耗广域网技术LPWAN。

在这篇文章中，我不会详细介绍 LoRa 和 LoRaWAN 如何工作以及相互关联。相反，让我们来看看是什么让它们成为 5G 技术的可行替代方案。

为什么 LoRa 很重要

LPWAN 供电的设备可以远距离相互通信，即使这些设备中的每一个都在单独的建筑物中。此外，它们的电池比使用 4G 和 5G 的设备的电池使用寿命更长。基于 LoRa 的设备可以使用一块电池工作长达十年，而 5G 设备只能使用几个小时。

LoRaWAN 网络覆盖

资料来源：截至 2018 年 12 月的 LoRaWAN 全球报道

与 5G 网络不同，LPWAN 不需要庞大的基础设施。它运行在小型且价格合理的设备上，这使得它甚至比 4G 还便宜。 LoRa 传感器的成本在 0.2 美元（0.16 欧元）到 0.5 美元（0.41 欧元）之间，而 5G 传感器的起价为 30 美元（24.60 欧元）。

由于价格便宜，LoRa 的覆盖范围比 5G 大得多。比较典型的 LoRa 基站成本约为 40 美元（32.80 欧元），可以处理 15 公里范围内的数千个连接。一个 5G 基站的成本为 60,000 美元（49,199.10 欧元），覆盖 2 公里并启用大约 1000 个连接。

自 2015 年创建 LoRaWAN 以来，已经开发了各种 LoRaWAN 传感器和设备。 LoRa 联盟 是一个由使用该技术的公司组成的非营利协会，现已发展到 500 多个成员。以下是联盟的一些非凡数字：

• 2019 年，LoRaWAN 部署在 100 多个国家/地区，比 2018 年增加了 60%。
• 全球约有 8000 万台设备连接到 LoRaWAN。
• 大约 75% 的物联网应用使用 LPWAN。相比之下，只有 25% 的物联网应用需要 5G 等蜂窝技术支持的高吞吐量和低信号延迟。

按智能电表类型划分的非蜂窝 LPWA 连接

资料来源：ABI 研究

LoRa 的使用方式

有了 LoRa，物联网可以应用于多个领域。其中可能包括自动售货机、酒店基础设施、农业设备、医院设施甚至智慧城市的管理。

2016年，三星 , Semtech 和 SK 电信 联手在韩国建立了世界上第一个全国性的 LoRaWAN。今天，首尔计划升级其本地基于 LoRa 的物联网基础设施。

智能首尔网络又名 S-Net 到 2022 年将拥有多达 1000 个 LoRaWAN 网关。它们将启用智能停车场、可在紧急情况下报警的路灯、监控痴呆症患者的系统等。

LoRa 的未来

2019年，英国物联网卫星提供商Lacuna Space 开始用 LoRaWAN 覆盖全球。 2020 年 7 月，该公司的 CTO 表示 Lacuna Space 正在“从实际上位于大西洋中部的帆船接收 LoRaWAN 消息”。

全球 LoRa 网络将激励开发者构建更多由 LoRa 驱动的应用，这将有助于确保技术的未来。

因此，如果您从事物联网业务，我建议您使用 LoRa/LoRaWAN，直到 5G 技术变得更加普及。即使发生这种情况，我怀疑 LoRa 可能仍然是许多企业选择的电信技术。

窄带物联网怎么样？

一些使用 LoRa 的设备也连接到窄带物联网 (NB-IoT) 网络。 NB-IoT 是一种 LPWAN 标准，由为 4G 和 5G 开发协议的机构开发。

换句话说，这是一种蜂窝技术：

• 补充 LoRaWAN
• 由 4G 连接设备使用
• 一旦 5G 广泛可用，将继续使用一段时间。

作为蜂窝技术，它还拥有比LoRa更高的带宽。

NB-IoT 不需要构建特定的基础设施：它只需要软件。因此，这种类型的网络可以轻松扩展以覆盖数百万台设备。然而，此类设备的数量仍远低于 LoRa 设备的数量。

在弱点方面，主要问题是NB-IoT会吸收大量电量，因此设备电池耗电非常快。

NB-IoT 的安全性也要求很高。 LoRaWAN 使用端到端加密，这是一种现代安全标准机制，而 NB-IoT 依赖于逐跳加密，这种加密正在逐渐过时。

这就是为什么我认为 LoRa 是比 NB-IoT 更好的 5G 临时替代品。

结论

阅读本文后，您应该对不久的将来的主要电信技术：5G 和 LoRa 有更深入的实际了解。

你可能会有这样的印象，这两种技术将在市场上展开竞争，而 LoRa 将失败并成为历史。是的，他们可能会在某些细分市场上展开竞争，这对行业有利，因为这将有助于其发展。但我不相信 5G 会将 LoRa 踢出游戏。毕竟，汽车并没有取代自行车和火车。

作者是 Intellias 的 IoT 实践负责人和高级解决方案架构师 Sergiy Seletsky。

关于作者

Sergiy Seletsky 是 Intellias 的物联网实践领导者和高级解决方案架构师。 Sergiy 帮助公司利用正确的物联网技术堆栈来扩展业务并使其面向未来。具有丰富 IT 行业知识的战略思想家，为不同业务领域提供各种创新解决方案。