物聯網正在蓬勃發展，LoRaWAN與NB-IoT是引領潮流的兩大低功耗廣域網(LPWAN)。這些遠距離、低帶寬無線語言現在聽起來可能令人困惑，但它們是解鎖出色的物聯網功能的關鍵。

無論是試圖在龐大的倉庫中跟蹤資產、監控農場的環境條件，還是構建大型智慧城市網絡，LoRaWAN與NB-IoT都能滿足需求。當然，還存在其他無線選項，例如Zigbee和藍牙，但它們的范圍和電池壽命都無法與這些LoRaWAN相提并論。這里說的是一次充電即可運行多年!

因此，無論選擇哪個-LoRaWAN的開放標準或NB-IoT的蜂窩技術，都會驚嘆于它們出色的性能。

LoRaWAN與NB-IoT概述

LoRaWAN與NB-IoT都是LPWAN技術，但它們的運作方式卻截然不同。LoRaWAN使用未經許可的頻譜和專有的擴頻調制，而NB-IoT利用許可的LTE頻段和窄帶4G蜂窩。為了真正了解這兩個選項的比較，需要定義LoRaWAN和NB-IoT的工作原理。

什么是LoRaWAN

LoRaWAN是LoRa聯盟為低功耗、電池供電的物聯網設備設計的低功耗廣域網絡協議。它利用LoRa物理層，這是一種專有的擴頻調制技術，源自Semtech獲得專利的線性調頻擴頻(CSS)技術。

LoRaWAN規范定義了一種安全的雙向通信協議，具有端到端加密、數據身份驗證和移動性支持等功能。LoRaWAN網絡需要網關將終端設備連接到互聯網，每個設備都會為LoRa芯片組產生少量費用。

LoRaWAN旨在提供一種將物聯網“事物”連接到區域、國家或全球網絡的簡單方法，同時滿足低功耗、遠距離、本地化服務和安全通信等關鍵物聯網要求。

什么是NB-IoT

NB-IoT(窄帶物聯網)是3GPP開發的蜂窩標準，旨在為物聯網設備提供低功耗、廣域網連接。它經過優化，可為固定物聯網傳感器和儀表提供廣泛的覆蓋范圍和增強的室內滲透能力。

與未經許可的LoRaWAN協議不同，NB-IoT在移動運營商擁有的許可蜂窩頻譜中運行。這種許可方法旨在提供更可靠和可互操作的用戶體驗，盡管與未經許可的LPWAN技術相比，其長期成本更高。

NB-IoT在3GPP第13版中完成了標準化，可以以帶內、保護帶或獨立模式部署，無需像LoRaWAN這樣的網關。NB-IoT設備直接連接到蜂窩基站。

NB-IoT采用嵌入式SIM(eSIM)的趨勢不斷增長，根據GSMAIntelligence，83%的組織認為它對物聯網至關重要。eSIM允許配置支持“空白”SIM的物聯網設備，以簡化全球連接。

LoRaWAN與NB-IoT：逐個功能對比

LoRa和NB-IoT作為領先的LPWA協議脫穎而出，擁有多種共同屬性，如較長的電池壽命、廣泛的覆蓋范圍和成本效益。盡管NB-IoT和LoRa標準有驚人的相似之處，但仍存在顯著的區別：

范圍和覆蓋范圍

LoRaWAN利用網關提供每個網關5-15公里半徑的遠程覆蓋，使其適合農村/偏遠地區和跟蹤移動資產。其地理位置不是基于GPS的。

NB-IoT在蜂窩網絡架構中運行，每個蜂窩站半徑為2-3公里。它需要密集的小區部署才能實現廣域覆蓋，但在現有4G基礎設施的室內/城市地區表現更好。NB-IoT使用GPS提供地理定位服務。

帶寬和數據速率

NB-IoT具有明顯的優勢，由于其先進的設計，在LTE上提供180kHz帶寬(在4G上更高)，數據速率高達200kbps。相比之下，LoRaWAN的帶寬限制為125khz、250khz和500khz，最大速率為50kbps。NB-IoT的許可頻譜和強大的MAC層還可以提供更好的噪聲和干擾保護。

延遲

LoRaWAN優先考慮延長物聯網設備的電池壽命，但這是以高延遲為代價的。相比之下，NB-IoT作為一種蜂窩技術，通過頻繁“檢查”網絡來提供較低的延遲。這使得NB-IoT成為需要更靈敏通信的物聯網用例的更好選擇。

網絡拓撲結構

LoRaWAN使用星形拓撲，其中終端設備直接與網關通信，然后網關將數據中繼到中央網絡服務器。相比之下，NB-IoT遵循蜂窩網絡拓撲，設備直接連接到基站，利用現有蜂窩基礎設施的網狀網絡架構。雖然基本網絡架構相似，但與NB-IoT的直接設備到基站連接模型相比，主要區別在于LoRaWAN使用網關作為媒介。

成本和服務質量(QoS)

LoRaWAN在無需許可的ISM頻譜中運行，可降低部署和設備成本。NB-IoT在獲得許可的蜂窩頻段中，需要運營商支付高額許可費才能提高頻譜效率。這種特權訪問可確保卓越的質量和安全性，但代價高昂，需要擴展LTE基礎設施以支持物聯網。LoRaWAN以低廉的價格滿足本地化、低功耗部署的需求，而NB-IoT則提供無縫的可靠性和覆蓋范圍，這是由蜂窩運營商的專屬領域提供的優質服務。

部署狀態

截至2024年，LoRaWAN的足跡遍及全球，在181個國家/地區擁有170多家運營商。據GSMA稱，NB-IoT受到了更多地區的關注，在64個國家(主要是亞洲和歐洲)有124個運營商部署。2022年LoRaWAN芯片組出貨量領先，達到6590萬，而NB-IoT占2240萬，預計到2027年所有出貨量將每年增長20%。

LoRaWAN與NB-IoT對比圖

下面的比較圖突出顯示了LoRaWAN和NB-IoT在不同參數方面的主要區別。

LoRaWAN與NB-IoT的優缺點

雖然LoRaWAN和NB-IoT在低功耗廣域網技術方面有一些相似之處，但它們在幾個關鍵方面存在顯著差異。讓我們探討一下LoRaWAN和NB-IoT的突出優點和缺點：

LoRaWAN的優點：

• 無與倫比的遠程能力(長達15公里)
• 極低功耗，10年以上電池壽命
• 私有和本地化網絡部署
• 降低成本
• 開放標準和互操作性

LoRaWAN的缺點：

• 數據速率較低，不適合高帶寬應用
• 有限的服務質量和優先級管理
• 密集部署中的潛在干擾
• 需要專用網關基礎設施

NB-IoT的優點：

• 與LoRaWAN相比，數據速率更高
• 利用現有的蜂窩基礎設施實現廣泛的覆蓋范圍
• 提高服務質量和優先級管理
• 蜂窩級安全性和可靠性

NB-IoT的缺點：

• 更高的部署和運營成本
• 對蜂窩運營商和基礎設施的依賴
• 射程較短且室內穿透力有限
• 與LoRaWAN相比，功耗更高

NB-IoT和LoRaWAN的不同用例

LoRaWAN非常適合需要遠距離通信、深度室內穿透和超低功耗的應用。一些常見的用例包括：

• 智慧農業和精準農業(土壤、牲畜追蹤、微氣候)
• 智能公用事業(水、暖氣、煤氣、電)
• 智能建筑(室內空氣質量、占用、計量、泄漏檢測)
• 智慧城市(停車場、街道照明、廢物管理、噪音水平、交通燈、車隊管理)
• 智慧工業(工業設備健康監測、節能減排)

另一方面，NB-IoT更適合需要更高數據速率、增強服務質量和更廣泛覆蓋范圍的應用。一些潛在的用例包括：

• 具有實時數據傳輸的智能公用事業監控(電、氣、水)
• 智能醫療(患者監護、遠程醫療服務)
• 智能制造和工業物聯網(預測維護、資產跟蹤、流程優化)
• 智慧城市(交通管理、公共交通、環境監測)
• 智能零售(庫存管理、資產跟蹤、供應鏈可視性)
• 智慧農業(精準農業、畜牧業、灌溉)
• 智能物流(貨運追蹤、冷鏈監控、車隊管理)

LoRaWAN與NB-IoT：哪個更適合物聯網連接?

將LoRaWAN與NB-IoT標記為純粹的互補或競爭對手未免過于簡單化。它們的用例在某些領域可能會重疊，但基于各自的優勢，每個用例更適合不同的場景。

LoRaWAN在沒有蜂窩網絡覆蓋的農村、偏遠地區大放異彩。其遠距離、免許可頻譜、低功耗以及經濟高效的私有部署是其主要優勢。但也可以在城市中使用，比如處理智能公用事業、建筑、工業物聯網，凡是所能想到的。其非GPS地理定位，對于供應鏈和運輸跟蹤等電池受限的移動用例也至關重要。

另一方面，NB-IoT通過利用現有4G/LTE基礎設施，提供可靠、更高帶寬的連接，非常適合實時、關鍵任務物聯網應用。這使得它非常適合智慧城市、聯網車輛和工業用例，尤其是在城市領域。然而，在沒有蜂窩網絡覆蓋的農村地區，其較高的部署成本和對耗電的GPS的依賴可能會受到限制。

選擇取決于覆蓋范圍、帶寬、功率限制、移動性和成本等需求。根據優勢對兩者進行戰略部署，而不是非此即彼，可以跨用例實現強大的物聯網生態系統。

常見問題解答：

1.LoRaWAN和NB-IoT設備可以相互通信嗎?

答：不可以，LoRaWAN和NB-IoT是獨立的技術，不能直接相互通信。但是，可以通過可以在兩種協議之間進行轉換的通用平臺或網關來加以集成。

2.LoRaWAN和NB-IoT哪種技術更安全?

這兩種技術都采用了強大的安全機制，但NB-IoT作為蜂窩生態系統的一部分，通常提供增強的安全功能和蜂窩級加密。