經驗案例

物聯網通信連接比較，NB-IoT/LTE-M/LoRa/SigFox和其他LPWAN技術

這篇文章是我們關于一類物聯網連接（稱為LPWAN（低功耗廣域網））的權威系列的第二部分。在第一批是LPWAN的概述，包括它是什么，LPWAN技術的優勢相對于其他物聯網連接解決方案?；趯PWAN的一般理解，我們將在這里比較主要的LPWAN技術和空間中的參與者。我的目標是讓您廣泛了解哪種LPWAN適合您的物聯網應用以及如何最好地向前發展。

LPWAN技術
雖然有許多LPWAN技術和標準，但我們將專注于SigFox，LoRa，Symphony Link和Weightless，因為這些技術正在積極開發或部署中。雖然還有其他專有協議和堆棧，例如Dash7聯盟協議，但它們沒有獲得太大的牽引力，本文不會涉及。LTE-M和Narrowband-IoT（也稱為“NB-IoT”和“LTE-M2”，并在這里精美地解釋）最近成為該領域的新的大型參與者。
隨著5G席卷全球，快速轉型的物聯網連接格局將迎來另一次重大轉變。了解LPWAN如何適應該領域，以及如何權衡空間中不同LPWAN技術的成本和收益，以便為將來的連接選項轉換做好充分準備至關重要。
NB-IoT和LTE-M
LTE-M和窄帶IoT（NB-IoT）是LPWAN空間的有希望的附加物。LTE-M是第三代合作伙伴計劃（通常稱為“ 3GPP”）對LPWAN解決方案的強烈興趣的響應，其在保留資源的同時搭載標準LTE連接，4G工業路由器/DTU。NB-IoT是挑戰中斷的另一個3GPP構造Sigfox和LoRa Alliance（下面）點燃，然而，NB-IoT與LTE-M的不同之處在于它在LTE構造之外操作。
NB-IoT的一大優勢在于其更簡單的波形：該技術消耗的功率最小。另一大優勢是成本。通過選擇專門為NB-IoT協議設計的芯片組，其具有更簡單的結構，降低了整體組件成本。最后，NB-IoT在智能城市應用方面具有潛在優勢。LinkLabs預測，與LTE-M相比，NB-IoT可能具有更好的建筑物滲透率。另一方面，由于LTE無處不在，在美國部署將很困難，而且由于采用LTE-M的芯片通常也非常昂貴，因此您必須選擇。但通常歸結為您的具體用例; NB-IoT可能最適合智能電表等靜態資產，而LTE-M在車輛或無人機等漫游應用中具有優勢。
LTE-M具有顯著的優勢。首先，它具有更高的數據速率，這對于數據豐富的用例非常重要。與NB-IoT不同，前端相對簡單。然而，除了LTE主要是美國技術之外，還有其他限制需要考慮。首先，我們仍然可以通過LTE-M了解電源效率。還有一些嚴苛的許可問題需要考慮。誰想要支付像Qualcomm和InterDigitals這樣的公司來授權移動電話知識產權？
總的來說，更大的經濟和實際力量可能會影響NB-IoT與LTE-M的爭論。我們可能會看到主要的美國服務提供商推動LTE-M，因為他們已經投入了數十億美元的LTE技術。相比之下，在GSM頻譜是常態的世界其他地方，我們可以期望看到（非LTE）NB-IoT協議的偏好。

LORA
LORA聯盟是一個以促進對某些LPWAN技術生態系統的開放式，非營利性協會。它在北美，歐洲，非洲和亞洲擁有約400家成員公司，其創始成員包括IBM，MicroChip，Cisco，Semtech，Bouygues Telecom，Singtel，KPN，Swisscom，Fastnet和Belgacom。
LoRaWAN是由LoRa聯盟管理的開放標準網絡層。然而，它并不是真正開放的，因為實現完整LoRaWAN堆棧的底層芯片只能通過Semtech獲得?；旧希琇oRa是物理層：芯片。LoRaWAN是MAC層：用于啟用網絡的軟件。有關LORAWAN的更詳細而簡單的介紹可以在Jensd的I / O Buffer的博客上找到。
SigFox
SigFox成立于2009年，是一家法國公司，總部位于法國Labège。由于其在歐洲的成功營銷活動，SigFox在LPWAN領域具有顯著的吸引力。它還擁有龐大的供應商生態系統，包括德州儀器，Silicon Labs和Axom。最近，SigFox將其大部分努力投入到快速加速的歐洲市場 - 這是以美國為中心的采用者的考慮因素。
SigFox使用專有技術，這是使用慢調制速率來實現更大范圍的示例。由于這種設計選擇，SigFox是系統僅需要發送小的，不頻繁的數據突發的應用的絕佳選擇。可能的應用包括停車傳感器，水表或智能垃圾桶。但是，它也有一些缺點。將數據發送回傳感器/設備（下行鏈路能力）受到嚴重限制，并且信號干擾可能成為問題。

Symphony Link
Link Labs是LoRa聯盟成員，因此使用上面提到的LoRa芯片。然而，Link Labs并沒有使用LoRaWAN，而是在Semtech的芯片Symphony Link之上構建了專有的MAC層（軟件）。
Link Labs由約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的前成員于2013年創立，總部位于馬里蘭州的安納波利斯。與LoRaWAN相比，Symphony Link增加了一些重要的連接功能，包括有保證的消息接收，無線固件升級，占空比限制的刪除，中繼器功能和動態范圍。
Weightless
Weightless SIG（特殊興趣小組）成立于2008年，其使命是標準化LPWAN技術。有五個“推廣小組成員”，包括埃森哲，ARM，M2COMM，索尼歐洲和Telensa。
Weightless是唯一真正的開放標準，可在低于1 GHz的免許可頻譜中運行。有三種版本的Weightless可用于不同目的：
Weightless-W：利用空白（許可電視頻段中未使用的本地頻譜）
Weightless-N：由NWave技術誕生的免授權頻譜窄帶協議Weightless
-P：M2COMM Platanus技術誕生的雙向協議
Weightless-N和P是更受歡迎的選擇，因為Weightless-W具有更短的電池壽命。
Weightless-N / NWave
Nwave與SigFox在功能上非常相似，但擁有更好的MAC層實現。它聲稱使用“先進的解調技術”，使其網絡能夠與其他無線電技術共存而不會產生額外的噪音。像SigFox一樣，它最適用于基于傳感器的網絡，溫度讀數，儲罐液位監測，智能計量和其他此類應用。
Weightless-N
該標準在12.5 kHz窄帶中使用FDMA + TDMA調制（大于SigFox但小于LoRa）。它還具有自適應數據速率，類似于Symphony Link（200 bps到100 kbps）。靈敏度非常高，在625 bps時為-134 dBm，支持PSK和GMSK調制。
對于專用網絡，更復雜的用例以及控制上行鏈路數據和下行鏈路數據非常重要的情況，Weightless-P是有意義的。Weightless-P的開發套件現在才剛剛開始上市。
上面討論的LPWAN技術之間存在重要的細微差別，并且隨著NB-IoT和LTE-M協議的新競爭，很難跟蹤移動的LPWAN格局。我希望本系列能夠讓您在為下一個物聯網解決方案選擇不同的LPWAN技術時做出明智的決策。

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