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物联网技术之LPWA技术与NB-IOT技术的对比
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物联网技术中LPWA技术与NB-IOT技术之间的差别及比较,可以从以下几个方面来说:

•技术关键指标的对比。

在理论计算上,NB-IOT性能具有较大的优势。

Sigfox、LoRa、NB-IOT和eMTC等LPWA技术,eMTC速率比前三种LPWA技术具有更高的速率,功率更大、适合中速率且对功率不太敏感的业务,对于低速率、广覆盖、低成本、低功耗类业务,主要竞争在前三种类型之间,本论文主要是对前三个厂商的关键指标进行比较,理论上看,NB-IOT性能具有较大的优势。

•工作频度与服务质量。

NB-IOT在授权频段上可以提供更高的服务质量。

无线电波是在3HZ至30GHZ之间的电磁波,是一种有限的不可再生资源,为了避免各国无线电磁波所带来的有害干扰,世界范围的无线电频谱由国际电信联盟(ITU)统一分配和管理。当今世界各国政府都将频率谱列为国家所有,规管并有偿使用,在我国的用户需向无线电管理部门申请,经批准后方可使用,即授权频段。各国还将向三个主要的工业、科学、医学等三个主要机构开放一段频率,称为ISM(Industrial Scientific Medical),也就是非授权频段。

•频谱利用率和终端功耗。

NB-IOT比LoRa更适用于高速率和经常通讯的应用场景。

由于NB-IOT和LoRa的设计思想和实现传输的方式不同,导致了通信能力的不同。LoRa是一种以低功耗为目标,采用异步传输方式,使终端不需要实时与基站保持同步,从而降低了终端功耗,但每一次通信都需要携带同步信号所以增加了频率资源的开销,导致频率利用率低;NB-IOT是基于4G的蜂窝通信技术,其原设计思想是优化频率利用率,提高传输率,采用同步传输方式,在通信时不需携带同步信号,减少频率开销,提高频谱利用率,但是需要与基站保持实时同步来增加终端功耗。由于NB-IOT具有很高的频谱利用率,因此可以提供比LoRa更高的传输速率,如前文分析NB-IOT上升峰值速度的理论值是LoRa的5倍。

当没有通讯需要时,终端会进入休眠状态以降低功耗,基站只能在终端苏醒时发出指令,从而引起下行时延,以满足不同场景对通信频率的要求。LoRaWAN定义了ClassA、ClassB、ClassC三种终端工作模式,它们在休眠时间和耗电量依次增加;NB-IOT指定PSM,eDRX和DRX的三种工作模式,功能类似于LoRa的三个终端工作模式,通过休眠来降低功耗,但是NB-IOT在性能上可以提供更小的下行时延,与LoRa相比,它更适合经常交流的应用场景。

•使用商业模型的网络部署。

建立网络的资格和建设成本决定了NB-IOT和LoRa的业务模式是不同的。

就建设资格而言,由于受网络运营许可证和商业许可证的限制,只有运营商才有资格在全国范围内建造一套NB-IOT网络,我国目前尚无一家企业具备在全国建立LoRaWAN网络并进行运营的条件和能力,因此,企业可以在小规模内部署私人LoRa网络,要进行大规模部署需要得到政府的许可。NB-IOT以4G为基础,以窄带蜂窝为基础,无论升级改造或独立部署,都需要高成本支撑,LoRa网络结构简单,根据功能和性能不同网关(基站)的价格差别较大,但多集中在万元以下,企业可实现灵活部署,所以总体来说NB-IOT是先建网后应用,LoRa是按需部署网络。

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