NB-IoT vs. LoRa vs. Sigfox

Terwijl het aantal aangesloten apparaten blijft stijgen (en naar verwachting in 2030 125 miljard zal bereiken), krijgen de volwassen wordende draadloze technologieën die ze ondersteunen ook wereldwijd veel aandacht. NB-IOT (Narrowband IOT), LoRa en Sigfox, allemaal low-power, wide-area network (LPWAN)-technologieën, worden vaak tegen elkaar uitgespeeld in wat wordt afgeschilderd als een race naar de top. Maar dat is niet per se een nauwkeurig beeld van het connectiviteitsecosysteem. Elk van deze technologieën (of op zijn minst LoRa en NB-IoT) zal waarschijnlijk een belangrijke rol spelen in de IoT-ruimte, afhankelijk van het gebruik, dus het is van cruciaal belang om de kenmerken en verschillen van elk te begrijpen.

Smalband IoT

NB-IoT is het 'clean sheet'-initiatief van het Third Generation Partnership Project (3GPP), de organisatie achter de standaardisatie van mobiele systemen, om tegemoet te komen aan de behoeften van apparaten met een zeer lage gegevenssnelheid die verbinding moeten maken met mobiele netwerken, vaak aangedreven door batterijen. Als mobiele standaard is het doel van NB-IoT om IoT-apparaten te standaardiseren om interoperabel en betrouwbaarder te zijn.

Omdat NB-IoT een draadloze technologie van cellulaire kwaliteit is die OFDM-modulatie gebruikt, zijn de chips complexer, maar zijn de linkbudgetten beter. Dat betekent dat gebruikers het hoge prestatieniveau krijgen dat hoort bij mobiele verbindingen, maar ten koste van meer complexiteit en een hoger stroomverbruik.

NB-IoT is bedoeld om te worden gebruikt voor het verzenden en ontvangen van kleine hoeveelheden gegevens - enkele tientallen of honderden bytes per dag gegenereerd door IoT-apparaten die weinig gegevens produceren. Het is op berichten gebaseerd, vergelijkbaar met Sigfox en LoRa, maar met een veel snellere modulatiesnelheid die veel meer gegevens aankan dan die technologieën. Maar NB-IoT is niet een op IP gebaseerd communicatieprotocol zoals LTE-M (een andere LPWA-cellulaire technologie die wordt geassocieerd met IoT-toepassingen). U kunt niet echt verbinding maken met een IP-netwerk en verwachten dat u het gebruikt zoals u zou doen met een smartphone. Het is gemaakt voor eenvoudige IoT-toepassingen en is energiezuiniger dan LTE-M (dat beter geschikt is voor hogere bandbreedte of mobiele en roaming-toepassingen), maar ontworpen voor minder frequente communicatiedoeleinden.

Op zoek naar hulp bij het kiezen van de beste draadloze technologie voor uw M2M-toepassing? Download onze whitepaper voor meer informatie over de voor- en nadelen van elk.

Er zijn fascinerende geo-bedrijfspolitieke elementen in het spel bij de ontwikkeling van NB-IoT; lees voor meer informatie het uitstekende stuk van Nick Hunn, NB-IoT is Dead. Lang leve NB-IoT. Nick wijst erop dat de 3GPP-specificatie voor NB-IoT twee concurrerende varianten heeft, Huawei/Vodafone vs. Ericsson/Nokia/Intel. Daarnaast heeft Ericsson verklaard dat oudere 4G-infrastructuur op basis van Alcatel niet achterwaarts compatibel zal zijn met NB-IoT. Dit betekent dat duizenden basisstations in de VS moeten worden gewijzigd voordat carriers NB-IoT kunnen ondersteunen. In het licht daarvan zullen de meeste in de VS gevestigde providers vasthouden aan LTE-M.

Dus NB-IoT is bedoeld voor eenvoudige apparaten die verbinding moeten maken met een netwerk van operators via gelicentieerd spectrum. Het wordt momenteel alleen in Europa uitgeprobeerd en getest, en is niet algemeen verkrijgbaar, behalve door een klein aantal operators in Europa die enkele proeven doen. Als je het bedrijf Sigfox volgt, zul je dit herkennen als de poging van de 3GPP-gemeenschap om de marktruimte aan te pakken die is gecreëerd door netwerken zoals Sigfox.

Lees hier voor meer informatie over de NB-IoT Physical Layer.

Bron:https://arxiv.org/pdf/1606.04171.pdf .

NB-IoT is absoluut een kijk-en-zie-technologie. Om de huidige situatie samen te vatten:

De voordelen van NB-IoT zijn:

Als NB-IOT bestond en werd ingezet:

De dekking zou heel goed zijn. NB-IoT-apparaten vertrouwen op 4G-dekking, dus ze zouden goed werken binnen en in dichtbevolkte stedelijke gebieden.
Het heeft snellere responstijden dan LoRa en kan een betere servicekwaliteit garanderen.

De nadelen van NB-IoT zijn:

Het is moeilijk om firmware-over-the-air (FOTA) of bestandsoverdrachten te implementeren. Sommige ontwerpspecificaties voor NB-IoT zorgen ervoor dat het moeilijk is om grotere hoeveelheden gegevens naar een apparaat te sturen.
Handoffs van netwerken en torens zullen een probleem zijn, dus NB-IoT is het meest geschikt voor voornamelijk statische activa, zoals meters en sensoren op een vaste locatie, in plaats van zwervende activa.

LoRa

LoRa is een niet-cellulaire modulatietechnologie voor LoRaWAN. (Net zoals BPSK of QPSK de modulatie van NB-IoT is.) Die twee termen - LoRa en LoRaWAN - zijn niet uitwisselbaar:LoRaWAN is het standaardprotocol voor WAN-communicatie en LoRa wordt gebruikt als wide area network-technologie.

LoRa wordt voornamelijk op twee manieren gebruikt:

Een daarvan is LoRaWAN, dat voornamelijk in Europa is ingezet. Het heeft een zeer kleine berichtcapaciteit, slechts 12 bytes.
Een andere is Symphony Link, een product van Link Labs. Symphony Link is een draadloos systeem gebouwd op LoRa-technologie dat is ontworpen om de beperkingen van een LoRaWAN-systeem te overwinnen. Het wordt vaak opgenomen als onderdeel van complexere LoRa-netwerkoplossingen, meestal in de VS en Canada, en is ontworpen voor industriële toepassingen.

LoRa vertegenwoordigt een goed radionetwerk voor IoT-oplossingen en heeft betere linkbudgetten dan andere vergelijkbare radiotechnologieën. Maar buiten een paar markten in Europa, als je verbinding wilt maken met LoRaWAN-netwerken - of LoRa wilt gebruiken - moet je je eigen netwerkgateway implementeren.

Dat lijkt misschien een nadeel, maar het maakt LoRa in feite een goed alternatief voor wifi voor apparaten met een laag stroomverbruik die in een gebouw, zoals een fabriek of een ziekenhuis, moeten worden aangesloten. (Het is moeilijk om een IT-afdeling te vinden die het om veiligheidsredenen zou goedkeuren om een apparaat van een derde partij op zijn eigen netwerk te plaatsen. Door uw eigen gateway in te stellen, ontstaat een volledig gescheiden en veilig netwerk.) Van de drie technologieën die in dit artikel worden besproken, het is de enige die kan worden gebruikt als een "doe-het-zelf"-technologie; elk bedrijf kan zijn eigen verbonden apparaat bouwen en gebruiken waar ze de gateway ook kunnen plaatsen.

Lees meer:Wat is LoRa?

De belangrijkste verschillen tussen NB-IoT en LoRaWAN zijn:

LoRaWAN gebruikt spectrum zonder licentie. In Europa betekent dit een duty cycle van 1%, wat het volume en de frequentie van het verkeer beperkt, evenals het vermogen van het basisstation om het netwerk te besturen en verkeer naar beneden te sturen.
LoRa is een eigen modulatiesysteem dat wordt verkocht door Semtech Corporation. Ze zijn defacto de enige chipsetfabrikant of licentiehouder voor LoRa. NB-IoT is gebaseerd op standaard modulatietypes, maar zoals typisch is voor 3GPP, zullen er uiteindelijk andere IP-licentiehouders zijn die om geld vragen.
LoRaWAN kan ook worden gebruikt door klanten van niet-mobiele operators om oplossingen te implementeren. The Things Network is een crowdsourced netwerkinitiatief dat LoRaWAN gebruikt. Opgemerkt moet worden dat LoRaWAN-netwerken interfereren wanneer er meer dan één in een gebied wordt gebruikt.

Lees meer:LoRaWAN-schaalbaarheid verbeteren

NB-IOT zal, vanwege de veel hogere datasnelheden, MAC-verfijning en basisstations met een hoger vermogen, meer geavanceerde functies bieden voor routering, multicast, firmware-uitzending, enz.

Om LoRa samen te vatten:

De voordelen van LoRa zijn:

Het is perfect voor toepassingen met één gebouw.
U kunt uw eigen netwerk opzetten en beheren.
LoRa is een goede optie als je bidirectioneel nodig hebt, bijvoorbeeld command-and-control-functionaliteit, vanwege de symmetrische link.
LoRa-apparaten werken goed wanneer ze in beweging zijn, wat ze handig maakt voor het volgen van activa buitenshuis, zoals zendingen.
LoRa-apparaten hebben een langere batterijduur dan NB-IoT-apparaten.

De nadelen van LoRa zijn:

Het heeft lagere datasnelheden dan NB-IoT.
Het heeft een langere latentietijd dan NB-IoT.
Het vereist een gateway om te werken (wat in veel gevallen ook een voordeel is).

Sigfox

Geen enkel LPWAN-artikel zou compleet zijn zonder Sigfox te noemen, het bedrijf dat de wereld wakker heeft gemaakt voor het potentieel voor IOT-apparaten om verbindingen met een zeer lage bandbreedte te gebruiken. Sigfox is de meest elementaire van de drie technologieën, met als belangrijkste verschillen:

Sigfox heeft de goedkoopste radiomodules (<$5, vergeleken met ~$10 voor LoRa en $12 voor NB-IOT).
Sigfox is alleen uplink. Hoewel een beperkte downlink mogelijk is, heeft het een ander linkbudget en is het zeer beperkt.
Sigfox is een end-to-end netwerk- en technologiespeler.

Voor Sigfox lijkt het echter het begin van het einde. Het heeft tot nu toe geen significante netwerken in de VS geïmplementeerd en worstelt als bedrijf. Het bedrijfsmodel is enigszins ambitieus, aangezien het bedrijf al honderden miljoenen dollars heeft uitgegeven om een netwerk te implementeren waar mensen centjes voor betalen. Sigfox denkt dat het laag houden van de applicatiekosten de manier is om mensen naar zijn markt te drijven, maar deze manier van denken heeft het moeilijk gemaakt om voldoende inkomsten te verdienen. Uiteindelijk lijkt het erop dat Sigfox faalt (of op zijn minst worstelt) in zijn pogingen om een alternatief mobiel netwerk voor IoT-apparaten in te zetten.

De voordelen van Sigfox zijn:

Het verbruikt weinig stroom.
Het werkt goed voor eenvoudige apparaten die niet vaak verzenden, omdat het zeer kleine hoeveelheden gegevens heel langzaam verzendt.
Het ondersteunt een breed dekkingsgebied in de gebieden waar het zich bevindt.

De nadelen van Sigfox zijn:

Het wordt niet overal ingezet, dus het werkt momenteel niet voor een groot aantal gebruiksscenario's.
Communicatie kan beter vanaf het eindpunt naar het basisstation worden geleid. Het heeft bidirectionele functionaliteit, maar de capaciteit van het basisstation terug naar het eindpunt is beperkt, en je hebt minder linkbudget naar beneden dan naar boven.
Mobiliteit is moeilijk met Sigfox-apparaten.

Welke LPWAN-technologie is geschikt voor uw gebruik?

Elk van deze technologieën biedt een interessante reeks mogelijkheden, hoewel moet worden benadrukt dat er momenteel geen op grote schaal beschikbaar is in het grootste deel van de wereld. In 2017 was LTE Cat-M1 de eerste landelijke LPWAN-technologie die in de VS werd ingezet

Technologieën zoals LoRa zullen hoogstwaarschijnlijk het best worden gebruikt voor "discrete" toepassingen zoals slimme gebouwen of campussen, waar mobiele netwerkconnectiviteit niet nodig is. Als uw use case baat zou hebben bij LoRa-technologie, kijk dan eens naar Symphony Link. Symphony Link is ontworpen om de beperkingen van LoRa te overwinnen, maar is gebaseerd op LoRa-technologie. Het is speciaal ontworpen voor zakelijke en industriële klanten die een oplossing nodig hebben die schaalbaar en betrouwbaar is, maar ook flexibel. Symphony Link-gebruikers hebben de mogelijkheid om functionaliteit rechtstreeks aan de gateway toe te voegen via een API. Lees meer over Symphony Link of praat met ons over hoe het uw IoT-connectiviteitsprobleem kan oplossen.