Nos últimos anos, várias tecnologias da Internet das Coisas global surgiram uma após a outra, especialmente no campo de redes de área ampla de baixa potência. O mercado LPWAN é dominado pelas tecnologias NB-IoT e LoRa, que oferecem suporte à conectividade entre setores e criam serviços inovadores, como medição inteligente de gás e água e estacionamento inteligente. As duas tecnologias são frequentemente comparadas, e as discussões sobre o que é melhor para o desenvolvimento estão em andamento. Este artigo tenta descobrir como as empresas podem escolher entre as duas tecnologias para construir a Internet das Coisas.
Tendências e estatísticas: LoRa, NB-IoT e LPWAN
Apesar da escassez de chipsets e da pandemia de coronavírus, o mercado global de LPWAN teve um crescimento significativo nos últimos anos. Espera-se que o mercado alcançar $46 bilhões por 2022 (acima de pouco mais $500 milhões em 2015). Na verdade, LPWAN tem sido um ponto quente desde 2016, com quatro tecnologias, LoRa, NB-IoT, Sigfox e LTE-M, contabilizando mais de 96% da participação de mercado. Mais especificamente, NB-IoT detém a liderança com 47%, seguido por capturas de LoRa em um 36% Quota de mercado.
A região APAC tem sido um grande palco para as tecnologias de rede LPWAN, e a China é um mercado crítico para a adoção antecipada e desenvolvimento de LoRa e NB-IoT. Um dos principais fatores de sucesso de LoRa e NB-IoT é o suporte do sólido ecossistema dos principais fornecedores de IoT, como Amazon, Huawei, qualcomm, e Cisco. Tanto as principais operadoras quanto os gigantes do equipamento oferecem aos clientes uma escolha mais ampla. Seria interessante ver que tipo de suporte LoRa e NB-IoT trarão para a mesa quando se trata de implantação de IoT.
Uma breve introdução ao LoRa e NB-IoT
NB-IoT e LoRa, como duas das mais promissoras tecnologias de comunicação LPWAN, com diferentes características técnicas e comerciais. Essas duas tecnologias são projetadas com ampla cobertura, Baixo consumo de energia, baixo custo, múltiplas conexões, e baixa velocidade. Ambos são ideais para aplicações IoT de baixo consumo de energia e desempenham um papel ativo na expansão de seus ecossistemas. Antes de entrar na comparação, let’s take a quick look at the two protocols.
O que é LoRa
LoRa (Longo alcance) refere-se a um esquema de transmissão sem fio de ultralonga distância baseado na tecnologia de espectro espalhado, e é adotado e promovido pela empresa americana Semtech. Ele fornece transmissão de dados segura e bidirecional, e permite comunicação de longo alcance com redes IoT por vários anos sem substituição de bateria. Ele pode enviar e receber sinais de até 10 a milhas de distância, e se necessário, os alcances de comunicação podem ser estendidos para centenas de milhas através do uso de repetidores.
Por falar nisso, muitas pessoas estão se perguntando sobre a diferença entre LoRa e LoRaWAN. Embora muitas vezes sejam mencionados como sinônimos, os dois termos se referem a coisas totalmente diferentes. Especificamente, LoRaWAN é um padrão de protocolo LPWAN que opera no ambiente de tecnologia LoRa. LoRa em si é um método de modulação da comunicação da Internet das Coisas.
O que é NB-IoT
NB-IoT (Internet das coisas de banda estreita) é um padrão técnico definido pela organização de padronização 3GPP para suportar uma ampla gama de dispositivos e serviços celulares. A especificação foi implementada na versão 3GPP 13 (LTE Avançado PRO) em junho 2016. Ele se concentra principalmente na cobertura interna, Baixo consumo de energia, baixo custo, e alta densidade de conexão. A rede NB-IoT possui padrões de rede de nível de operadora e pode fornecer melhor qualidade de serviço de sinal, segurança e autenticação, entre outros.
LoRa VS NB-IoT: uma comparação recurso por recurso
Se você pesquisar on-line, há muitas informações sobre as diferenças entre LoRa e NB-IoT. A ABI Research ainda fez um relatório fantástico sobre a comparação das duas tecnologias. A seção a seguir mostrará uma comparação detalhada entre LoRa e NB-IoT, e vamos separá-los de suas semelhanças e diferenças.
Semelhanças de LoRa e NB-IoT
- Todos pertencem à nova tecnologia de comunicação IoT
O NB-IoT foi lançado em conjunto pela Huawei e China Mobile em 2016 e comercializado em 2017.
A tecnologia Lora lançou oficialmente a LoRa Alliance em 2016 pela Semtech e ZTE nos Estados Unidos, e tem sido continuamente promovido e desenvolvido na China.
- Suporte ampla cobertura
Comunicações de longo alcance estão disponíveis para LoRa e NB-IoT para obter ampla cobertura.
- Suporta baixo consumo de energia
Tanto NB-IoT quanto LoRa suportam baixo consumo de energia, com um consumo de energia em espera inferior a 10uA. E ambos suportam energia da bateria e normalmente têm uma vida operacional em anos.
Diferenças entre LoRa e NB-IoT
- rede
NB-IoT é baseado em rede celular de redes móveis, enquanto LoRa depende do gateway LoRa. Os dispositivos terminais do NB-IoT podem se conectar e se comunicar diretamente com a nuvem. Os nós finais LoRa precisam primeiro transmitir os dados para o gateway, e então o gateway se comunicará com a plataforma de nuvem.
Relativamente falando, a rede de NB-IoT é mais conveniente.
- Faixa de frequência
LoRa opera na banda ISM livre não licenciada, mas varia de país para país e região. A LoRa Alliance se dedica a promover o protocolo LoRaWAN padronizado globalmente, permitindo que dispositivos em conformidade com a especificação LoRaWAN sejam interconectados.
NB-IoT usa banda de frequência licenciada e pode ser implantado em 3 caminhos: estar sozinho, banda de guarda, e dentro da banda. A maioria das operadoras em todo o mundo utiliza o 900 MHz para NB-IoT, com alguns implantando no 800 MHz. NB-IoT pertence à banda de frequência licenciada, que, como 2G/3G/4G, é uma banda de frequência especialmente planejada com relativamente pouca interferência. além disso, pode ser integrado com as estações base de rede celular existentes.
O custo do licenciamento da banda não é barato hoje em dia – mais do que $500 por MHz.
- distância de transmissão
Cobertura de longo alcance é o que LoRa e NB-IoT têm em comum, mas o NB-IoT funciona melhor com uma cobertura estendida de até 18 – 20 km, que é mais alto que o 12 – 15 km suportados por LoRa.
Um fato interessante digno de nota, Contudo, é que NB-IoT funciona bem em cidades, mas seu desempenho é médio em subúrbios ou áreas rurais (em qualquer lugar sem forte cobertura celular). A cobertura de LoRa em todas as regiões permanece relativamente estável, pois não depende de dados de celular ou Wi-Fi.
- Desempenho da bateria
LoRaWAN tem melhor desempenho nesse aspecto. Como o NB-IoT opera no espectro celular licenciado, os dispositivos devem sincronizar com a rede periodicamente e com frequência, que por sua vez consome energia. no entanto, nenhuma sincronização de rede é necessária na arquitetura LoRa baseada em ALOHA.
The LoRa end application can precisely determine the ‘sleep’ time of the device, assim a energia da bateria pode ser facilmente conservada. The linear transmitter of NB-IoT requires several orders of magnitude more ‘peak current’ than LoRa with nonlinear modulation, o que sobrecarrega a bateria.
- Taxa de transferência de dados
A taxa de dados da comunicação B-IoT pode atingir teoricamente 160Kbp-250Kbps, enquanto a taxa de comunicação de Lora é de cerca de 0,3-50Kbps. A este respeito, NB-IoT pode tirar LoRa do jogo.
As taxas de dados mais altas do NB-IoT o tornam perfeito para aplicativos que exigem uma taxa de transferência de dados mais rápida.
- Número de nós suportados
Em teoria, uma única estação base NB-IoT pode suportar 200,000 nós, enquanto LoRaWAN suporta mais de 60,000.
- Custo
Independentemente de quão poderosos são os protocolos LPWAN, o custo operacional é um fator crítico a considerar, por outro lado, é improvável que sejam soluções de IoT viáveis. LoRa tem uma vantagem aqui. O custo total dos módulos LoRaWAN é de cerca de $8 – $10, que é cerca de metade do preço dos módulos NB-IoT.
Quanto mais complexa a implantação da rede NB-IoT, quanto maior o custo relacionado ao IP (em termos de espectro licenciado), aumentando assim o custo geral do NB-IoT. É mais caro atualizar NB-IoT para estações base 4G/5G/LTE avançadas do que implantar LoRa por meio de gateways industriais no topo da torre. Espera-se que o custo da tecnologia LoRa testemunhe um declínio adicional à medida que o mercado amadurece.
- Capacidade de rede privada
O mercado da tecnologia LoRaWAN amadureceu gradualmente e ganhou grande popularidade em redes públicas. It has been deployed across the world to build ‘smart cities’. Embora o NB-IoT ganhe grande aceitação no domínio público, não é tão aplicável quanto o LoRa nas redes privadas das empresas.
além disso, grandes empresas podem aproveitar LoRa para criar modelos híbridos de IoT para construir instalações inteligentes, e ao mesmo tempo, eles podem utilizar redes públicas para processar informações e atividades fora do dispositivo. Observe que o NB-IoT está disponível apenas no modo de rede pública.
Um gráfico de comparação de NB-IoT VS LoRa
| LoRa | NB-IoT | |
|---|---|---|
| Ano de desenvolvimento | 2015 | 2017 |
| Faixa de frequência | espectro não licenciado | Bandas de frequência licenciadas |
| Cobertura de transmissão | 12 - 15 km | 18 - 20 km |
| Número de nós suportados | 60,000 | 200,000 |
| Taxa de transferência de dados | Menor taxa de transferência de dados | Maior taxa de transferência de dados (10x LoRa’s rates) |
| Desempenho da bateria | Maior duração da bateria | Vida útil da bateria mais curta |
| Custo | Menor custo por dispositivo (mas gateway necessário) | Maior custo por dispositivo (mas nenhum gateway necessário) |
| Capacidade de rede privada | sim | Não |
Diferentes casos de uso de LoRa e NB IoT
Quando se trata do aplicativo, NB-IoT e LoRa mantêm uma relação competitiva e complementar. Em áreas como medição inteligente, onde você pode adotar LoRa e NB-IoT, eles são concorrentes. A rede NB-IoT é mais adequada para terminais com uma ampla gama de atividades, e a tecnologia LoRa é ideal para áreas subterrâneas e remotas onde a rede NB-IoT é instável.
Aplicativos NB-IoT
- Compartilhamento de bicicletas: Ampla distribuição e baixa densidade de unidades, tornando-o adequado para redes de operadoras.
- Medição inteligente: medidores de água, medidores de eletricidade, medidores de gás, etc. Existem requisitos baixos para frequência de aquisição e disponibilidade de rede, e estações base autoconstruídas estão fora de consideração.
- Vestível inteligente: Os dispositivos terminais estão distribuídos em toda a área urbana, que é perfeito para redes de operadoras.
- Logística inteligente: Terminais de posicionamento estão se movendo entre regiões, e a frequência do intervalo de upload não é alta.
- Monitoramento de rede de água/tubulações: Ampla distribuição e pequena densidade unitária.
- Estacionamento inteligente: A mudança do campo magnético é induzida pelo campo geomagnético para determinar o espaço de estacionamento dos veículos.
aplicativos LoRa
- Medição inteligente: Os usuários têm altos requisitos na frequência de coleta, análise de dados e disponibilidade de rede.
- Detecção inteligente de estacionamento: Certos requisitos na frequência de coleta e na vida útil dos dispositivos terminais.
- Suburbano: como mineração, indústrias extrativas, e indústrias pesadas.
- Áreas fechadas: Usuários em universidades, os cenários e casos de aplicação correspondentes são raros, e edifícios querem construir redes privadas para gerenciar seus próprios aplicativos e instalações.
- Transmissão de dados industriais: Anti-interferência forte, longa distância de transmissão e transmissão de dados estável são necessários.
LoRa ou NB IoT – Concorrentes ou Complementares?
Você pode descobrir que muitos artigos técnicos comparam as tecnologias LoRa e NB-IoT como se estivessem brigando por quem domina o mercado de IoT. Na verdade, como duas tecnologias emergentes, Os padrões LoRa e NB-IoT foram projetados para melhorar a eficiência energética, segurança e interoperabilidade de dispositivos IoT. Geral, cada um deles tem seus próprios pontos fortes e fracos para atender a diferentes grupos de usuários-alvo. A escolha da tecnologia depende das necessidades dos usuários, e deve ser escolhido razoavelmente de acordo com o seu projeto real.
Tanto NB-IoT quanto LoRa ainda estão em estágio inicial de desenvolvimento e exigem investimento e esforços conjuntos de todas as partes. Quando a implementação em larga escala se torna possível, o custo de implantação de NB-IoT e LoRa será naturalmente ainda mais reduzido. Nesta nova onda de desenvolvimento de IoT, a implementação do projeto deve ser uma prioridade, a fim de obter vantagens competitivas. A inovação do produto é necessária para LoRa e NB-IoT, e a inovação de aplicação de projetos deve ser colocada em grande ênfase. It’s hard to say who will win the match, afinal, tudo é possível.
