Analyse comparative de LoRa et NB-IoT, qui est le meilleur
Les technologies LPWAN telles que LoRa fournissent un support au niveau de la communication pour le développement de l'Internet des objets. À l'heure actuelle, l'industrie LPWAN nationale chinoise est principalement divisée en deux camps. NB-IOT se rapproche de plus en plus du grand business, tandis que LoRa fleurit partout. De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour les applications, tels que le coût du nœud, le coût du réseau, la durée de vie de la batterie, le taux de transfert de données (débit), la latence, la mobilité, la couverture réseau et le type de déploiement. On peut dire qu'aucune technologie ne peut répondre à tous les besoins de l'IoT. Les technologies NB-IoT et LoRa ont des caractéristiques techniques et commerciales différentes, il y aura donc différents scénarios d'application. La différence entre les deux sera expliquée ici, et les scénarios d'application appropriés de chacun seront expliqués.
Actuellement, du point de vue du développement industriel, une chaîne industrielle complète s'est constituée en sept maillons : puces, modules, terminaux, équipements de communication, plates-formes, opérateurs et applications. L'éditeur a rassemblé un morceau de NB-IoT et LoRa dans Le tableau de comparaison de la concentration du marché de chaque lien, examinons la différence entre les deux de ce point de vue.
Bandes de fréquences, qualité de service et coût
LoRa fonctionne dans la bande de fréquences sans licence inférieure à 1 GHz, il n'y a donc pas de frais supplémentaires pour l'application. Les communications NB-IoT et cellulaires utilisent des bandes de fréquences sous licence inférieures à 1 GHz. La bande de fréquence entre 500 MHz et 1 GHz est le choix optimal pour les communications longue distance, car la taille réelle et l'efficacité de l'antenne sont assez avantageuses.
LoRaWAN utilise des bandes de fréquences gratuites sans licence et est un protocole de communication asynchrone, qui est le meilleur choix pour l'alimentation par batterie et à faible coût. Les protocoles LoRa et LoRaWAN ont des caractéristiques uniques dans la gestion des interférences, du chevauchement de réseau, de l'évolutivité, etc., mais ne fournissent pas la même qualité de service (QoS) que les protocoles cellulaires. Il est rapporté que la vente aux enchères de la bande de fréquences Sub-GHz autorisée est supérieure à 500 millions de dollars américains par MHz. Les réseaux cellulaires et NB-IoT n'offrent pas la même autonomie de batterie que LoRa en raison de problèmes de qualité de service (QoS). En raison de la qualité de service et des frais d'utilisation de la bande haute fréquence, les réseaux cellulaires et NB-IoT sont recommandés pour les scénarios d'application qui doivent garantir la qualité de service. LoRa est un bon choix si un faible coût et un grand nombre de connexions sont préférés, comme le montre la figure ci-dessous.
Autonomie de la batterie et latence de la liaison descendante
Le concept de conception de réseau cellulaire est l'utilisation optimale de la bande de fréquence, ce qui sacrifie en conséquence le coût du nœud et la durée de vie de la batterie. Au contraire, les nœuds LoRaWAN sont nés pour un faible coût et une longue durée de vie de la batterie, et il existe certaines lacunes dans l'utilisation de la bande de fréquences.
Il y a deux facteurs importants à considérer en termes de durée de vie de la batterie, la consommation de courant du nœud (courant de crête et moyen) et le contenu du protocole. LoRaWAN est un protocole asynchrone basé sur ALOHA, ce qui signifie que les nœuds peuvent dormir longtemps ou peu selon les besoins de scénarios d'application spécifiques, tandis que les nœuds de protocoles synchrones tels que le cellulaire doivent être régulièrement mis en réseau. Par exemple, les téléphones portables du marché doivent désormais se synchroniser avec le réseau toutes les 1,5 s lorsqu'ils fonctionnent. Dans NB-IoT, cette synchronisation devient moins fréquente mais se produit toujours régulièrement, ce qui consomme de l'énergie supplémentaire de la batterie.
La modulation dans les réseaux cellulaires est un moyen efficace d'utiliser pleinement les bandes de fréquences, mais elle n'est pas efficace du point de vue des nœuds. La modulation cellulaire (OFDM ou FDMA) nécessite un émetteur linéaire pour générer le signal modulé, et un émetteur linéaire nécessite des ordres de grandeur plus de courant de crête que la modulation non linéaire, et des courants de crête plus élevés consomment plus d'énergie de la batterie.
Mais le protocole de communication synchrone présente des avantages en termes de délais de liaison descendante plus courts, tandis que NB-IoT peut fournir des taux de transfert de données rapides pour les applications qui nécessitent un débit de données important. Et la classe B de LoRaWAN raccourcit le délai de communication en liaison descendante en réveillant périodiquement (programmé) le terminal pour recevoir des messages en liaison descendante.
Par conséquent, NB-IoT peut être un meilleur choix pour les applications qui nécessitent une communication fréquente, un court délai ou un grand volume de données, et pour les scénarios qui nécessitent un coût inférieur, une durée de vie de la batterie plus élevée et une communication peu fréquente. Dites que LoRa est meilleur.
Couverture réseau et calendrier de déploiement
L'exigence essentielle du fonctionnement du nœud est la couverture du réseau. Un avantage évident pour NB-IoT est que le déploiement du réseau peut être fourni en mettant à niveau les installations réseau existantes, mais cette mise à niveau est limitée à certaines stations de base 4G/LTE spécifiques et à un coût plus élevé. Et cette mise à niveau ne convient que pour les zones urbaines qui ont déjà une couverture 4G/LTE, et ne convient pas aux zones éloignées ou suburbaines sans couverture 4G.
L'ensemble de la chaîne industrielle de LoRa est relativement mature et les produits sont également dans un état "prêt à l'emploi". Dans le même temps, de nombreux pays dans le monde sont en train de déployer ou ont achevé le déploiement du réseau à l'échelle nationale. Un avantage important de la chaîne industrielle LoRa est que les membres de chaque maillon disposent d'une autonomie, et certaines grandes entreprises envisagent de créer un modèle commercial hybride pour déployer des réseaux et des applications. Cependant, la chaîne industrielle NB-IoT sera limitée par les bandes de fréquences et les opérateurs.
Coûts d'équipement, coûts de réseau et modèles hybrides
Pour les nœuds finaux, le protocole LoRaWAN est plus simple que NB-IoT, plus facile à développer et plus adapté et compatible avec les microprocesseurs. Le mécanisme de modulation et le protocole de NB-IoT sont plus complexes, ce qui nécessite des circuits plus complexes et plus de coûts. Dans le même temps, le NB-IoT est taxé comme le 3GPP. À ce stade, la taxe pour un téléphone mobile est d'environ 5 $, mais c'est trop cher pour les appareils IoT, et si la taxe est réduite de manière imprudente, cela entraînera une confusion des prix sur le marché des communications mobiles comme les téléphones mobiles. Par conséquent, la façon dont l'organisation 3GPP évalue les questions fiscales de l'IoT et de la communication mobile est également un gros problème.
Des modules LoRa peu coûteux et relativement matures peuvent déjà être trouvés sur le marché, et des versions améliorées suivront. L'Alliance LoRa n'a pas trop de restrictions sur les droits d'auteur et les taxes, ce qui rend le module à moins de 4 $ dans la chaîne de l'industrie LoRa très impressionnant. Le prix des modules LoRa sur le marché aujourd'hui est généralement de 7-10 dollars américains, mais à mesure que la technologie mûrit, 4-5 dollars américains n'est pas un gros problème. Et maintenant, un module LTE est difficile à trouver pour moins de 20 $.
Par rapport au réseau traditionnel "tour de fer", le déploiement de l'IoT et du LPWAN nécessite l'utilisation de différents modèles pour réduire les dépenses et les coûts d'exploitation. Le déploiement de LoRaWAN est moins coûteux car il peut être effectué à l'aide de tours cellulaires traditionnelles, de stations de base industrielles ou même de passerelles domestiques portables. À ce stade, le prix d'une station de base tour est d'environ 1 USD000, le prix d'une station de base industrielle est inférieur à 500 USD et le prix d'une passerelle domestique n'est que d'environ 100 USD. Mais pour NB-IoT, le prix de la mise à niveau des stations de base 4G LTE existantes est estimé de manière prudente à pas moins de 15 $000 chacune.