LoRaWAN与其他IoT网络

电子说 2022-08-11 15:39

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瑞科慧联(RAK)

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在物联网中有很多种无线通信技术和协议。每种无线通信技术都有自身的优点和缺点,本章我们介绍物联网中主要应用的几类无线通信技术。

SWOT 分析
Figure 1: SWOT 分析

 

为了不浪费时间漫谈每一种协议的功能,我们将使用精准智能的S.W.O.T分析系统。 S.W.O.T分别代表:S (strengths)是优势、W (weaknesses)是劣势、O (opportunities)是机会、T (threats)是威胁。参考上图,了解SWOT的基本概念。

 

物联网无线通信技术领域的一些潜在竞争者,它们都具有其独特的优势和劣势,因此,没有哪一种方式可以完全地解决物联网部署所带来的问题。但好的是相比于其他总有一些还是很有竞争力的,特别是LoRaWAN,它在许多领域都比较突出,阅读以下小节以获得更好的理解。

 

#Zigbee

Zigbee
Figure 2: Zigbee

 

Zigbee无线技术最常用的应用场景是智能家居设备领域。如果您正在使用任何智能家居设备,它很有可能是在Zigbee上运行。该技术可将多个设备同时连接在一起,这使其成为家庭网络环境的理想选择,用户可以实现智能锁、灯光、机器人和恒温器等设备之间的相互通信。

 

Zigbee是由Zigbee联盟推出,该联盟包括亚马逊、三星、华为、高通、东芝,以及家电行业、能源和消费技术行业的许多其他大公司。更重要的是,它正在迅速成为智能家居设备用于通信的标准无线协议。此外,它已经存在了一段时间,因此困扰每项技术的一些初始问题已经得到解决,现在的它是稳定而健壮的。

下表为Zigbee的优缺点:

Zigbee的优缺点

 

如果由于对称链接而需要真正的双向性,LoRa是更好的选择。它有更好的命令和控制功能,用户可以设置和管理自己的网络。开放标准具有灵活性,因为它不会由特定的公司驱动。

 

#WiFi

Wi-Fi
Figure 3: Wi-Fi

 

众所周知,Wi-Fi是一类无线电技术,通常用于设备的无线局域网。基于IEEE 802.11系列标准,这里我们对它的一些标准变体不做深入研究,只简单介绍它的核心功能。

以下是最新标准中Wi-Fi的优缺点:

Wi-Fi的优缺点

 

在物联网技术之间的竞争中,WiFi并没有真正归类。LoRa以及其他无线通信技术以其低功耗和广域网而更具优势。

 

#BLE

BLE
Figure 4: BLE

 

低功耗蓝牙是专为使用少量数据的低功耗设备而设计的蓝牙版本。为了节省电源,BLE将保持睡眠模式,除非连接启动。这使其成为可穿戴健身跟踪器和健康监测器的理想选择。蓝牙本身因其用途而广为人知,这里我们对BLE进行SWOT分析:

蓝牙的优缺点

 

LoRa,通常被称为低功耗广域网(LPWAN),提供安全、双向的数据传输,在不更换电池的情况下可与物联网网络长距离通信数年。它可以发送和接收长达10英里的信号,如果需要,通过使用中继器,通信距离可以延伸到数百英里。

 

LoRa是物联网设备电池供电网络中BLE的一个很好的补充,因为它可以在电池上运行很长时间,并且需要很少的维护——就像BLE一样。

 

#NB-IoT

NB-IoT
Figure 5: NB-IoT

 

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带物联网)是由3GPP开发的一种低功耗广域网(LPWAN)无线电技术标准,用于支持广泛的蜂窝设备和服务。该规范2016年6月已在3GPP 版本13的LTE Advanced Pro中落地。其他3GPP IoT技术还包括eMTC(enhanced Machine-Type Communication,增强型机器类型通信)和EC-GSM-IoT。

 

NB-IoT专注于室内覆盖、低成本、长电池寿命和高连接密度。NB-IoT使用LTE标准的一部分,将带宽限制为200kHz的单个窄带。下行链路通信使用OFDM调制,上行链路通信使用SC-FDMA调制。

NB-IoT的优缺点

 

许多技术文章将LoRa和NB-IoT技术进行比较,就好像它们在争夺物联网市场的主导地位。事实上,这些技术是新兴技术体系中的两个分支。与WiFi和蓝牙类似,它们最有可能分化为不同的细分市场,而不是直接相互竞争。LoRa和NB-IoT都应用在LPWAN技术中,它们是低功耗IoT设备两类主要标准。

 

LoRa和NB-IoT标准的开发都是为提高物联网设备的安全性、电源效率和互操作性。每一种技术都具有双向通信功能(意味着网络可以发送数据到IoT设备,IoT设备也可以发回数据),两者的设计都能很好地扩展,从几台设备扩展到数百万台设备。但总体而言,目标用户群体似乎不同,因此他们的差异可能是优势也可能是劣势,取决于用户的诉求。

 

每种产品都适合不同的用途,选择完全取决于用户的需求。以下是简单的示意图,其中绿色代表更具优势

NB-IoT
Figure 6: NB-IoT

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