การวิเคราะห์เปรียบเทียบของ LoRa และ NB-IoT ว่าใครดีกว่ากัน
เทคโนโลยี LPWAN เช่น LoRa ให้การสนับสนุนระดับการสื่อสารสำหรับการพัฒนาอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง ในปัจจุบัน อุตสาหกรรม LPWAN ในประเทศจีนส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองค่าย NB-IOT กำลังใกล้ชิดกับธุรกิจขนาดใหญ่มากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่ LoRa เติบโตขึ้นทุกที่ มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาสำหรับแอปพลิเคชัน เช่น ต้นทุนโหนด ต้นทุนเครือข่าย อายุการใช้งานแบตเตอรี่ อัตราการถ่ายโอนข้อมูล (อัตราทรูพุต) เวลาแฝง ความคล่องตัว ความครอบคลุมของเครือข่าย และประเภทของการใช้งาน อาจกล่าวได้ว่าไม่มีเทคโนโลยีใดที่สามารถตอบสนองทุกความต้องการของ IoT ได้ เทคโนโลยี NB-IoT และ LoRa มีลักษณะทางเทคนิคและเชิงพาณิชย์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นจะมีสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ความแตกต่างระหว่างทั้งสองจะอธิบายไว้ที่นี่ และจะอธิบายสถานการณ์การใช้งานที่เหมาะสมของแต่ละรายการ
ในปัจจุบัน จากมุมมองของการพัฒนาอุตสาหกรรม ห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่สมบูรณ์ได้ถูกสร้างขึ้นประกอบด้วยเจ็ดส่วนเชื่อมโยง: ชิป โมดูล เทอร์มินัล อุปกรณ์สื่อสาร แพลตฟอร์ม ผู้ปฏิบัติงาน และแอปพลิเคชัน บรรณาธิการได้รวบรวมชิ้นส่วนของ NB-IoT และ LoRa ในแผนภูมิเปรียบเทียบความเข้มข้นของตลาดของแต่ละลิงก์ ให้เราดูที่ความแตกต่างระหว่างทั้งสองจากมุมมองนี้
คลื่นความถี่ คุณภาพของบริการและราคา
LoRa ทำงานในย่านความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาตซึ่งต่ำกว่า 1GHz ดังนั้นจึงไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับแอปพลิเคชัน NB-IoT และการสื่อสารแบบเซลลูลาร์ใช้คลื่นความถี่ที่ได้รับอนุญาตซึ่งต่ำกว่า 1GHz ย่านความถี่ระหว่าง 500MHz ถึง 1GHz เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสื่อสารทางไกล เนื่องจากขนาดและประสิทธิภาพของเสาอากาศที่แท้จริงนั้นค่อนข้างได้เปรียบ
LoRaWAN ใช้คลื่นความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาตฟรีและเป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบอะซิงโครนัส ซึ่งเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับพลังงานแบตเตอรี่และต้นทุนต่ำ โปรโตคอล LoRa และ LoRaWAN มีลักษณะเฉพาะในการจัดการสัญญาณรบกวน เครือข่ายทับซ้อน ความสามารถในการปรับขนาด ฯลฯ แต่ไม่ได้ให้คุณภาพการบริการ (QoS) เหมือนกับโปรโตคอลมือถือ มีรายงานว่าการประมูลคลื่นความถี่ Sub-GHz ที่ได้รับอนุญาตนั้นมีมูลค่ามากกว่า 500 ล้านเหรียญสหรัฐต่อเมกะเฮิรตซ์ เครือข่ายเซลลูลาร์และ NB-IoT ไม่ได้ให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่เท่ากับ LoRa เนื่องจากข้อกังวลด้านคุณภาพการบริการ (QoS) เนื่องจาก QoS และค่าธรรมเนียมการใช้ย่านความถี่สูง เครือข่ายเซลลูลาร์และ NB-IoT จึงได้รับการแนะนำสำหรับสถานการณ์ของแอปพลิเคชันที่ต้องการรับรอง QoS LoRa เป็นตัวเลือกที่ดีหากต้องการใช้ต้นทุนต่ำและมีการเชื่อมต่อจำนวนมาก ดังแสดงในรูปด้านล่าง
อายุการใช้งานแบตเตอรี่และเวลาแฝงของดาวน์ลิงก์
แนวคิดของการออกแบบเครือข่ายเซลลูลาร์คือการใช้คลื่นความถี่ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งทำให้ต้นทุนของโหนดและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลง ในทางตรงกันข้าม โหนด LoRaWAN นั้นถือกำเนิดขึ้นโดยมีต้นทุนต่ำและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนาน และมีข้อบกพร่องบางประการในการใช้คลื่นความถี่
มีสองปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาในแง่ของอายุการใช้งานแบตเตอรี่ ได้แก่ การใช้กระแสไฟของโหนด (กระแสไฟสูงสุดและกระแสเฉลี่ย) และเนื้อหาโปรโตคอล LoRaWAN เป็นโปรโตคอลที่ใช้ ALOHA แบบอะซิงโครนัส ซึ่งหมายความว่าโหนดสามารถนอนหลับได้นานหรือสั้นตามความต้องการของสถานการณ์แอปพลิเคชันเฉพาะ ในขณะที่โหนดของโปรโตคอลแบบซิงโครนัส เช่น เซลลูลาร์ จะต้องเชื่อมต่อเครือข่ายเป็นประจำ ตัวอย่างเช่น โทรศัพท์มือถือในตลาดตอนนี้ต้องซิงโครไนซ์กับเครือข่ายทุกๆ 1.5 วินาทีเมื่อทำงาน ใน NB-IoT การซิงโครไนซ์นี้จะมีความถี่น้อยลงแต่ยังคงเกิดขึ้นเป็นประจำ ซึ่งกินพลังงานแบตเตอรี่เพิ่มเติม
การมอดูเลตในเครือข่ายเซลลูลาร์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการใช้แถบความถี่อย่างเต็มที่ แต่ก็ไม่ได้ผลจากมุมมองของโหนด การมอดูเลตเซลลูล่าร์ (OFDM หรือ FDMA) ต้องใช้ตัวส่งสัญญาณเชิงเส้นเพื่อสร้างสัญญาณมอดูเลต และตัวส่งสัญญาณเชิงเส้นต้องการคำสั่งของขนาดกระแสสูงสุดที่มากกว่าการมอดูเลตแบบไม่เชิงเส้น และกระแสไฟสูงสุดที่สูงขึ้นจะสิ้นเปลืองพลังงานจากแบตเตอรี่มากกว่า
แต่โปรโตคอลการสื่อสารแบบซิงโครนัสมีข้อดีในแง่ของความล่าช้าในการดาวน์ลิงก์ที่สั้นกว่า ในขณะที่ NB-IoT สามารถให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่รวดเร็วสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการปริมาณข้อมูลปริมาณมาก และคลาส B ของ LoRaWAN ช่วยลดความล่าช้าของการสื่อสารดาวน์ลิงก์โดยปลุกเครื่องปลายทางเป็นระยะ (ตั้งโปรแกรมไว้) เพื่อรับข้อความดาวน์ลิงก์
ดังนั้น NB-IoT อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการสื่อสารบ่อยครั้ง ความล่าช้าสั้น ๆ หรือปริมาณข้อมูลขนาดใหญ่ และสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการต้นทุนที่ต่ำกว่า อายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่สูงขึ้น และการสื่อสารไม่บ่อยนัก Say LoRa ดีกว่า
ความครอบคลุมของเครือข่ายและไทม์ไลน์การปรับใช้
ข้อกำหนดที่สำคัญของการทำงานของโหนดคือความครอบคลุมของเครือข่าย ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนสำหรับ NB-IoT คือการปรับใช้เครือข่ายสามารถทำได้โดยการอัปเกรดสิ่งอำนวยความสะดวกเครือข่ายที่มีอยู่ แต่การอัปเกรดนี้จำกัดเฉพาะสถานีฐาน 4G/LTE บางรายการเท่านั้น และมีค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น และการอัพเกรดนี้เหมาะสำหรับพื้นที่ในเมืองที่มีการครอบคลุม 4G/LTE อยู่แล้ว และไม่เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกลหรือชานเมืองที่ไม่มีสัญญาณ 4G
ห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดของ LoRa นั้นค่อนข้างจะโตเต็มที่ และผลิตภัณฑ์ก็อยู่ในสถานะ "พร้อมที่จะไป" ด้วย ในขณะเดียวกัน หลายประเทศทั่วโลกกำลังดำเนินการหรือกำลังดำเนินการติดตั้งเครือข่ายทั่วประเทศเสร็จเรียบร้อยแล้ว ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของห่วงโซ่อุตสาหกรรม LoRa คือสมาชิกของแต่ละลิงก์มีความเป็นอิสระ และบริษัทขนาดใหญ่บางแห่งกำลังวางแผนที่จะสร้างโมเดลธุรกิจไฮบริดเพื่อปรับใช้เครือข่ายและแอปพลิเคชัน อย่างไรก็ตาม ห่วงโซ่อุตสาหกรรม NB-IoT จะถูกจำกัดโดยย่านความถี่และตัวดำเนินการ
ต้นทุนอุปกรณ์ ต้นทุนเครือข่าย และรุ่นไฮบริด
สำหรับโหนดปลายสุด โปรโตคอล LoRaWAN นั้นง่ายกว่า NB-IoT พัฒนาง่ายกว่า และเหมาะสมกว่าและเข้ากันได้กับไมโครโปรเซสเซอร์ กลไกการมอดูเลตและโปรโตคอลของ NB-IoT นั้นซับซ้อนกว่า ซึ่งต้องใช้วงจรที่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายมากกว่า ในขณะเดียวกัน NB-IoT จะถูกเก็บภาษีเช่น 3GPP ในขั้นตอนนี้ ภาษีสำหรับโทรศัพท์มือถือจะอยู่ที่ประมาณ 5 ดอลลาร์สหรัฐฯ แต่ราคานี้แพงเกินไปสำหรับอุปกรณ์ IoT และหากภาษีลดลงอย่างไม่ตั้งใจ ก็จะทำให้เกิดความสับสนด้านราคาในตลาดการสื่อสารเคลื่อนที่ เช่น โทรศัพท์มือถือ ดังนั้นวิธีที่องค์กร 3GPP ชั่งน้ำหนักปัญหาด้านภาษีของ IoT และการสื่อสารผ่านมือถือก็เป็นปัญหาใหญ่เช่นกัน
โมดูล LoRa ราคาประหยัดและค่อนข้างโตมีวางจำหน่ายแล้วในตลาด และเวอร์ชันที่อัปเกรดจะตามมา LoRa Alliance ไม่มีข้อจำกัดด้านลิขสิทธิ์และภาษีมากเกินไป ทำให้โมดูลน้อยกว่า $4 ในห่วงโซ่อุตสาหกรรม LoRa น่าประทับใจมาก ราคาของโมดูล LoRa ในตลาดปัจจุบันโดยทั่วไปคือ 7-10 ดอลลาร์สหรัฐ แต่เมื่อเทคโนโลยีเติบโตเต็มที่ 4-5 ดอลลาร์สหรัฐฯ ก็ไม่ใช่ปัญหาใหญ่ และตอนนี้โมดูล LTE นั้นหาซื้อได้ยากในราคาต่ำกว่า 20 ดอลลาร์
เมื่อเทียบกับเครือข่าย "หอคอยเหล็ก" แบบเดิม การปรับใช้ IoT และ LPWAN ต้องใช้โมเดลที่แตกต่างกันเพื่อลดค่าใช้จ่ายและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน การปรับใช้ LoRaWAN มีราคาไม่แพง เนื่องจากสามารถทำได้โดยใช้เสาส่งสัญญาณมือถือ สถานีฐานอุตสาหกรรม หรือแม้แต่โฮมเกตเวย์แบบพกพา ในขั้นตอนนี้ ราคาของสถานีฐานแบบทาวเวอร์อยู่ที่ประมาณ 1 ดอลลาร์สหรัฐ000 ราคาของสถานีฐานทางอุตสาหกรรมน้อยกว่า 500 ดอลลาร์สหรัฐฯ และราคาของโฮมเกตเวย์อยู่ที่ประมาณ 100 ดอลลาร์สหรัฐฯ เท่านั้น แต่สำหรับ NB-IoT ราคาของการอัพเกรดสถานีฐาน 4G LTE ที่มีอยู่นั้นคาดว่าจะไม่ต่ำกว่า $15 ต่อเครื่อง 000 ต่อเครื่อง