تحليل مقارن ل LoRa و NB-IoT ، من هو الأفضل
توفر تقنيات LPWAN مثل LoRa دعما على مستوى الاتصالات لتطوير إنترنت الأشياء. في الوقت الحاضر ، تنقسم صناعة LPWAN المحلية في الصين بشكل رئيسي إلى معسكرين. يقترب NB-IOT أكثر فأكثر من الأعمال التجارية واسعة النطاق ، في حين ازدهرت LoRa في كل مكان. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها للتطبيقات ، مثل تكلفة العقدة وتكلفة الشبكة وعمر البطارية ومعدل نقل البيانات (معدل الإنتاجية) وزمن الوصول والتنقل وتغطية الشبكة ونوع النشر. يمكن القول أنه لا توجد تقنية واحدة يمكنها تلبية جميع احتياجات إنترنت الأشياء. تتميز تقنيات NB-IoT و LoRa بخصائص تقنية وتجارية مختلفة ، لذلك ستكون هناك سيناريوهات تطبيق مختلفة. سيتم شرح الفرق بين الاثنين هنا ، وسيتم شرح سيناريوهات التطبيق المناسبة لكل منهما.
في الوقت الحاضر ، من منظور التنمية الصناعية ، تم تشكيل سلسلة صناعية كاملة تتكون من سبع روابط: الرقائق ، الوحدات ، المحطات الطرفية ، معدات الاتصالات ، المنصات ، المشغلين والتطبيقات. قام المحرر بجمع جزء من NB-IoT و LoRa في مخطط المقارنة لتركيز السوق لكل رابط ، دعنا نلقي نظرة على الفرق بين الاثنين من هذا المنظور.
نطاقات التردد وجودة الخدمة والتكلفة
يعمل LoRa في نطاق التردد غير المرخص أقل من 1 جيجا هرتز ، لذلك لا توجد رسوم إضافية للتطبيق. تستخدم NB-IoT والاتصالات الخلوية نطاقات تردد مرخصة أقل من 1 جيجاهرتز. نطاق التردد بين 500MHz و 1GHz هو الخيار الأمثل للاتصال لمسافات طويلة ، لأن الحجم الفعلي وكفاءة الهوائي مفيدان للغاية.
يستخدم LoRaWAN نطاقات تردد مجانية غير مرخصة وهو بروتوكول اتصال غير متزامن ، وهو الخيار الأفضل لطاقة البطارية والتكلفة المنخفضة. تتميز بروتوكولات LoRa و LoRaWAN بخصائص فريدة في التعامل مع التداخل وتداخل الشبكة وقابلية التوسع وما إلى ذلك ، ولكنها لا توفر نفس جودة الخدمة (QoS) مثل البروتوكولات الخلوية. وتفيد التقارير بأن المزاد العلني لنطاق التردد دون GHz المعتمد يزيد عن 500 مليون دولار أمريكي لكل ميغاهيرتز. نظرا لجودة الخدمة ورسوم استخدام نطاقات التردد العالي ، يوصى باستخدام الشبكات الخلوية و NB-IoT لسيناريوهات التطبيقات التي تحتاج إلى ضمان جودة الخدمة. يعد LoRa خيارا جيدا إذا كانت التكلفة المنخفضة وعدد كبير من الاتصالات مفضلة ، كما هو موضح في الشكل أدناه.
عمر البطارية وزمن انتقال الوصلة الهابطة
مفهوم تصميم الشبكة الخلوية هو الاستخدام الأمثل لنطاق التردد ، والذي يضحي بتكلفة العقدة وعمر البطارية وفقا لذلك. على العكس من ذلك ، تولد عقد LoRaWAN بتكلفة منخفضة وعمر بطارية طويل ، وهناك بعض أوجه القصور في استخدام نطاق التردد.
هناك عاملان مهمان يجب مراعاتهما من حيث عمر البطارية ، والاستهلاك الحالي للعقدة (الذروة ومتوسط التيار) ومحتوى البروتوكول. LoRaWAN هو بروتوكول غير متزامن قائم على ALOHA ، مما يعني أن العقد يمكن أن تنام طويلا أو قصيرا وفقا لاحتياجات سيناريوهات تطبيق محددة ، في حين يجب أن تكون عقد البروتوكولات المتزامنة مثل الخلوية متصلة بالشبكة بانتظام. على سبيل المثال ، يتعين على الهواتف المحمولة الموجودة في السوق الآن المزامنة مع الشبكة كل 1.5 ثانية عند العمل. في NB-IoT ، تصبح هذه المزامنة أقل تواترا ولكنها لا تزال تحدث بانتظام ، مما يستهلك طاقة بطارية إضافية.
والتشكيل في الشبكات الخلوية وسيلة فعالة للاستفادة الكاملة من نطاقات التردد، ولكنه ليس فعالا من منظور العقدة. يتطلب التشكيل الخلوي (OFDM أو FDMA) جهاز إرسال خطي لتوليد الإشارة المعدلة ، ويتطلب جهاز الإرسال الخطي أوامر من حيث الحجم أكثر من تيار الذروة من التشكيل غير الخطي ، وتستهلك تيارات الذروة الأعلى المزيد من الطاقة من البطارية .
لكن بروتوكول الاتصال المتزامن له مزايا من حيث تأخيرات الوصلة الهابطة الأقصر ، في حين أن NB-IoT يمكن أن يوفر معدلات نقل بيانات سريعة للتطبيقات التي تتطلب إنتاجية بيانات كبيرة. والفئة B من LoRaWAN تقصر تأخير اتصال الوصلة الهابطة عن طريق إيقاظ المحطة الطرفية بشكل دوري (مبرمج) لتلقي رسائل الوصلة الهابطة.
لذلك ، قد يكون NB-IoT خيارا أفضل للتطبيقات التي تتطلب اتصالا متكررا أو تأخيرا قصيرا أو حجم بيانات كبيرا ، وبالنسبة للسيناريوهات التي تتطلب تكلفة أقل وعمر بطارية أعلى واتصالا غير متكرر Say LoRa أفضل.
تغطية الشبكة والجدول الزمني للنشر
الشرط الأساسي لتشغيل العقدة هو تغطية الشبكة. تتمثل إحدى المزايا الواضحة ل NB-IoT في أنه يمكن توفير نشر الشبكة عن طريق ترقية مرافق الشبكة الحالية ، ولكن هذه الترقية تقتصر على بعض المحطات الأساسية المحددة 4G / LTE ، وتكلفة أعلى. وهذه الترقية مناسبة فقط للمناطق الحضرية التي لديها بالفعل تغطية 4G / LTE ، وهي غير مناسبة للمناطق النائية أو الضواحي بدون تغطية 4G.
سلسلة صناعة LoRa بأكملها ناضجة نسبيا ، والمنتجات أيضا في حالة "جاهزة للذهاب". وفي الوقت نفسه، فإن العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم بصدد نشر الشبكة على الصعيد الوطني أو أكملت هذه النشر. تتمثل إحدى المزايا البارزة لسلسلة صناعة LoRa في أن أعضاء كل رابط يتمتعون بالاستقلالية ، وتخطط بعض الشركات الكبيرة لإنشاء نموذج أعمال هجين لنشر الشبكات والتطبيقات. ومع ذلك ، فإن سلسلة صناعة NB-IoT ستكون محدودة بنطاقات التردد والمشغلين.
تكاليف المعدات وتكاليف الشبكة والنماذج الهجينة
بالنسبة للعقد النهائية ، يكون بروتوكول LoRaWAN أبسط من NB-IoT ، وأسهل في التطوير وأكثر ملاءمة وتوافقا مع المعالجات الدقيقة. آلية التشكيل وبروتوكول NB-IoT أكثر تعقيدا ، الأمر الذي يتطلب دوائر أكثر تعقيدا والمزيد من التكاليف. في الوقت نفسه ، يتم فرض ضرائب على NB-IoT مثل 3GPP. في هذه المرحلة ، تبلغ الضريبة المفروضة على الهاتف المحمول حوالي 5 دولارات ، ولكن هذا مكلف للغاية بالنسبة لأجهزة إنترنت الأشياء ، وإذا تم تخفيض الضريبة بشكل متهور ، فسوف يتسبب ذلك في ارتباك الأسعار في سوق الاتصالات المحمولة مثل الهواتف المحمولة. لذلك ، فإن كيفية قيام منظمة 3GPP بوزن القضايا الضريبية لإنترنت الأشياء والاتصالات المتنقلة هي أيضا مشكلة كبيرة.
يمكن بالفعل العثور على وحدات LoRa منخفضة التكلفة والناضجة نسبيا في السوق ، وستتبعها إصدارات مطورة. ليس لدى LoRa Alliance الكثير من القيود على حقوق الطبع والنشر والضرائب ، مما يجعل الوحدة أقل من 4 دولارات في سلسلة صناعة LoRa مثيرة للإعجاب للغاية. سعر وحدات LoRa في السوق اليوم هو عموما 7-10 دولارات أمريكية ، ولكن مع نضوج التكنولوجيا ، 4-5 دولارات أمريكية ليست مشكلة كبيرة. والآن من الصعب الحصول على وحدة LTE بأقل من 20 دولارا.
بالمقارنة مع شبكة "البرج الحديدي" التقليدية ، يتطلب نشر إنترنت الأشياء و LPWAN استخدام نماذج مختلفة لتقليل النفقات وتكاليف التشغيل. يعد نشر LoRaWAN أقل تكلفة حيث يمكن القيام به باستخدام الأبراج الخلوية التقليدية أو المحطات الأساسية الصناعية أو حتى البوابات المنزلية المحمولة. في هذه المرحلة ، يبلغ سعر محطة قاعدة البرج حوالي 1000 دولار أمريكي ، وسعر المحطة الأساسية الصناعية أقل من 500 دولار أمريكي ، وسعر البوابة المنزلية حوالي 100 دولار أمريكي فقط. ولكن بالنسبة ل NB-IoT ، يقدر سعر ترقية المحطات الأساسية 4G LTE الحالية بشكل متحفظ بما لا يقل عن 15000 دولار لكل منها.