NB-IoT vs. LoRa vs. Sigfox

虽然连接设备的数量继续增加（预计到 2030 年将达到 1250 亿），但支持它们的成熟无线技术也继续在全球范围内受到广泛关注。 NB-IOT（窄带物联网）、LoRa 和 Sigfox 都是低功耗、广域网 (LPWAN) 技术，在被描述为争顶的过程中，它们经常相互竞争。但这不一定是连接生态系统的准确图景。根据用例，这些技术中的每一种（或至少 LoRa 和 NB-IoT）都可能在物联网领域发挥重要作用，因此了解每种技术的特性和差异至关重要。

窄带物联网

NB-IoT 是第三代合作伙伴计划 (3GPP) 发起的“清洁表”计划，该组织是蜂窝系统标准化背后的组织，旨在满足需要连接到移动网络的极低数据速率设备的需求，这些设备通常由电池。作为一种蜂窝标准，NB-IoT 的目标是将物联网设备标准化，使其具有互操作性和可靠性。

由于 NB-IoT 是使用 OFDM 调制的蜂窝级无线技术，因此芯片更复杂，但链路预算更好。这意味着用户可以获得与蜂窝连接相关的高性能水平，但代价是更加复杂和功耗更高。

NB-IoT 旨在用于发送和接收少量数据——每天由低数据生成物联网设备生成的几十或几百字节。它是基于消息的，类似于 Sigfox 和 LoRa，但具有更快的调制速率，可以处理比这些技术更多的数据。但窄带物联网不是 基于 IP 的通信协议，如 LTE-M（另一种与物联网应用相关的 LPWA 蜂窝技术）。您实际上无法连接到 IP 网络并期望像使用智能手机一样使用它。它专为简单的物联网应用而设计，比 LTE-M（更适合更高带宽或移动和漫游应用）更节能，但专为更不频繁的通信目的而设计。

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在 NB-IoT 的发展过程中，存在着令人着迷的地缘企业政治因素；有关更多信息，请阅读 Nick Hunn 的优秀作品，NB-IoT 已死。 NB-IoT 万岁。 Nick 指出，NB-IoT 的 3GPP 规范有两个相互竞争的变体，华为/沃达丰与爱立信/诺基亚/英特尔。此外，爱立信表示，基于阿尔卡特的旧 4G 基础设施不会向后兼容 NB-IoT。这意味着运营商必须在美国更换数千个基站才能支持 NB-IoT。有鉴于此，大多数美国运营商将坚持使用 LTE-M。

因此，NB-IoT 将适用于需要通过许可频谱连接到运营商网络的简单设备。它目前仅在欧洲进行试点和测试，除了通过欧洲进行一些试验的少数运营商外，还没有广泛使用。如果您关注 Sigfox 公司，您会发现这是 3GPP 社区试图解决由 Sigfox 等网络创建的市场空间的尝试。

阅读此处了解有关 NB-IoT 物理层的更多信息。

来源：https://arxiv.org/pdf/1606.04171.pdf .

NB-IoT绝对是一种观望技术。总结一下目前的情况：

窄带物联网的优势是：

如果 NB-IOT 已存在并已部署：

• 覆盖范围会非常好。 NB-IoT 设备依赖 4G 覆盖，因此它们可以在室内和人口稠密的城市地区正常工作。
• 它的响应时间比 LoRa 快，并且可以保证更好的服务质量。
  
  

窄带物联网的缺点是：

• 实现无线固件 (FOTA) 或文件传输很困难。 NB-IoT 的一些设计规范使得向设备发送大量数据变得困难。
• 网络和塔的切换将是一个问题，因此 NB-IoT 最适合主要静态资产，例如固定位置的仪表和传感器，而不是漫游资产。
  
  

洛拉

LoRa 是 LoRaWAN 的一种非蜂窝调制技术。 （就像 BPSK 或 QPSK 是 NB-IoT 的调制。）这两个术语——LoRa 和 LoRaWAN——不是 可互换：LoRaWAN 是广域网通信的标准协议，LoRa 用作广域网技术。

LoRa 主要以两种方式使用：

1. 一个是 LoRaWAN，它主要部署在欧洲。它的消息容量非常小，低至 12 个字节。
2. 另一个是 Symphony Link，它是 Link Labs 的产品。 Symphony Link 是一种基于 LoRa 技术的无线系统，旨在克服 LoRaWAN 系统的局限性。它通常作为更复杂的 LoRa 网络解决方案的一个组件包含在内，主要在美国和加拿大，专为工业应用而设计。

LoRa 代表物联网解决方案的良好无线电网络，并且具有比其他类似无线电技术更好的链路预算。但在欧洲的一些市场之外，如果您想连接到 LoRaWAN 网络——或者完全使用 LoRa——您需要部署自己的网络网关。

这似乎是一个缺点，但它实际上使 LoRa 成为 WiFi 的一个很好的替代品，适用于需要在整个建筑物内连接的低功率设备，如工厂或医院。 （出于安全考虑，很难找到一个 IT 部门会同意将第三方设备放在自己的网络上。设置自己的网关会创建一个完全独立且安全的网络。）在本文讨论的三种技术中，它是唯一能够用作“自己动手”技术的技术；任何公司都可以在任何可以放置网关的地方构建和使用自己的连接设备。

阅读更多：什么是 LoRa？

NB-IoT 和 LoRaWAN 之间最重要的区别是：

1. LoRaWAN 使用未经许可的频谱。在欧洲，这意味着 1% 的占空比，这会限制流量的数量和频率，以及基站控制网络和发送流量的能力。
2. LoRa 是 Semtech 公司销售的专有调制系统。它们是事实上的 LoRa 唯一的芯片组制造商或许可证持有者。 NB-IoT 基于标准调制类型，但作为 3GPP 的典型特征，最终会有其他 IP 许可证持有者要钱。
3. 非移动运营商客户也可以使用 LoRaWAN 来实施解决方案。 Things Network 是一项使用 LoRaWAN 的众包网络计划。应该注意的是，当一个区域内有多个运行时，LoRaWAN 网络会产生干扰。
   
   

阅读更多：提高 LoRaWAN 的可扩展性

4. NB-IOT，由于更高的数据速率、MAC 复杂性和更高功率的基站，将为路由、多播、固件广播等提供更高级的功能。

总结一下 LoRa：

LoRa 的好处是：

• 它非常适合单一构建的应用程序。
• 您可以设置和管理自己的网络。
• 如果您需要双向性（例如命令和控制功能），LoRa 是一个不错的选择，因为它采用对称链路。
• LoRa 设备在运动时运行良好，这使得它们可用于户外资产跟踪，例如运输。
• LoRa 设备的电池寿命比 NB-IoT 设备更长。
  
  

LoRa 的缺点是：

• 它的数据速率低于 NB-IoT。
• 与 NB-IoT 相比，它的延迟时间更长。
• 它需要一个网关才能工作（这在很多情况下也是一个优势）。
  
  

Sigfox

没有提及 Sigfox 的 LPWAN 文章是不完整的，Sigfox 是一家让全世界意识到物联网设备使用非常低带宽连接的潜力的公司。 Sigfox 是三种技术中最基本的，主要区别在于：

1. Sigfox 的无线电模块成本最低（<5 美元，而 LoRa 约为 10 美元，NB-IOT 为 12 美元）。
2. Sigfox 仅用于上行链路。虽然有限的下行链路是可能的，但它具有不同的链路预算并且非常受限。
3. Sigfox 是一家端到端的网络和技术公司。
   
   

然而，对于 Sigfox 来说，这似乎是结束的开始。截至目前，它尚未在美国部署重要网络，并且作为一家公司正在苦苦挣扎。它的商业模式有点令人向往，因为该公司已经花费了数亿美元来部署一个人们支付便士才能访问的网络。 Sigfox 认为保持应用成本低是推动人们进入其市场的方式，但这种思路导致很难获得足够的收入。最后，Sigfox 似乎在为物联网设备部署替代蜂窝网络的努力中失败了（或者至少是在挣扎）。

Sigfox 的优点是：

• 它消耗的电量很少。
• 它适用于不经常传输的简单设备，因为它发送的数据量非常小，速度非常慢。
• 支持所在区域的广泛覆盖。
  
  

Sigfox 的缺点是：

• 它并未部署在任何地方，因此目前不适用于大量用例。
• 通信最好从端点到基站。它具有双向功能，但其从基站返回端点的容量受到限制，而且您的链路预算下降比上升少。
• Sigfox 设备难以移动。
  
  

哪种 LPWAN 技术适合您的用例？

这些技术中的每一种都提供了一组有趣的功能，但应该强调的是，今天世界上大部分地区都没有大规模可用。 2017年，LTE Cat-M1成为第一个在美国部署的全国性LPWAN技术

LoRa 之类的技术最有可能最适用于智能建筑或校园等不需要移动网络连接的“离散”应用。如果您的用例将从 LoRa 技术中受益，请查看 Symphony Link。 Symphony Link 旨在克服与 LoRa 相关的限制，但基于 LoRa 技术。它专为需要可扩展、可靠且灵活的解决方案的企业和工业客户而设计——Symphony Link 用户可以选择通过 API 将功能直接添加到网关中。阅读有关 Symphony Link 的更多信息，或与我们讨论它如何解决您的 IoT 连接挑战。