NB-IoT vs. LoRa vs. Sigfox

Während die Zahl der vernetzten Geräte weiter ansteigt (und bis 2030 voraussichtlich 125 Milliarden erreichen wird), erhalten die reifenden drahtlosen Technologien, die sie unterstützen, auch weiterhin weltweit große Aufmerksamkeit. NB-IOT (Narrowband IOT), LoRa und Sigfox, allesamt Low-Power-Wide-Area-Network-(LPWAN)-Technologien, werden oft in einem Wettlauf an die Spitze gegeneinander ausgespielt. Aber das ist nicht unbedingt ein genaues Bild des Konnektivitätsökosystems. Jede dieser Technologien (oder zumindest LoRa und NB-IoT) wird je nach Anwendungsfall wahrscheinlich eine wichtige Rolle im IoT-Bereich spielen, daher ist es wichtig, die Funktionen und Unterschiede der einzelnen Technologien zu verstehen.

Schmalband-IoT

NB-IoT ist die „Clean Sheet“-Initiative des Third Generation Partnership Project (3GPP), der Organisation hinter der Standardisierung von Mobilfunksystemen, um die Anforderungen von Geräten mit sehr niedriger Datenrate zu erfüllen, die sich mit Mobilfunknetzen verbinden müssen, oft betrieben von Batterien. Als Mobilfunkstandard besteht das Ziel von NB-IoT darin, IoT-Geräte so zu standardisieren, dass sie interoperabel und zuverlässiger sind.

Da es sich bei NB-IoT um eine drahtlose Technologie auf Mobilfunkniveau handelt, die OFDM-Modulation verwendet, sind die Chips komplexer, aber die Verbindungsbudgets sind besser. Das bedeutet, dass Benutzer das hohe Leistungsniveau erhalten, das mit Mobilfunkverbindungen verbunden ist, jedoch auf Kosten einer höheren Komplexität und eines höheren Stromverbrauchs.

NB-IoT soll zum Senden und Empfangen kleiner Datenmengen verwendet werden – einige Dutzend oder Hunderte von Bytes pro Tag, die von IoT-Geräten mit geringer Datenproduktion generiert werden. Es ist nachrichtenbasiert, ähnlich wie Sigfox und LoRa, aber mit einer viel schnelleren Modulationsrate, die viel mehr Daten verarbeiten kann als diese Technologien. Aber NB-IoT ist nicht ein IP-basiertes Kommunikationsprotokoll wie LTE-M (eine weitere LPWA-Mobilfunktechnologie im Zusammenhang mit IoT-Anwendungen). Sie können sich nicht wirklich mit einem IP-Netzwerk verbinden und erwarten, es wie mit einem Smartphone zu verwenden. Es wurde für einfache IoT-Anwendungen entwickelt und ist energieeffizienter als LTE-M (das sich besser für höhere Bandbreiten oder mobile und Roaming-Anwendungen eignet), aber für seltenere Kommunikationszwecke entwickelt.

Suchen Sie Hilfe bei der Auswahl der besten Wireless-Technologie für Ihre M2M-Anwendung? Laden Sie unser Whitepaper herunter, um mehr über die jeweiligen Vor- und Nachteile zu erfahren.

Bei der Entwicklung von NB-IoT spielen faszinierende geo-unternehmenspolitische Elemente eine Rolle; Lesen Sie dazu Nick Hunns exzellenten Artikel NB-IoT is Dead. Es lebe NB-IoT. Nick weist darauf hin, dass die 3GPP-Spezifikation für NB-IoT zwei konkurrierende Varianten hat, Huawei/Vodafone vs. Ericsson/Nokia/Intel. Darüber hinaus hat Ericsson erklärt, dass ältere 4G-Infrastrukturen auf Basis von Alcatel nicht abwärtskompatibel mit NB-IoT sein werden. Dies bedeutet, dass in den USA Tausende von Basisstationen geändert werden müssten, damit Carrier NB-IoT unterstützen. Vor diesem Hintergrund bleiben die meisten US-amerikanischen Mobilfunkanbieter bei LTE-M.

NB-IoT ist also für einfache Geräte gedacht, die über ein lizenziertes Spektrum an ein Betreibernetzwerk angeschlossen werden müssen. Es wird derzeit nur in Europa pilotiert und getestet und ist nicht allgemein verfügbar, außer durch eine kleine Anzahl von Betreibern in Europa, die einige Versuche durchführen. Wenn Sie dem Unternehmen Sigfox folgen, erkennen Sie dies als den Versuch der 3GPP-Community, den von Netzwerken wie Sigfox geschaffenen Marktraum zu adressieren.

Lesen Sie hier, um weitere Informationen zur NB-IoT Physical Layer zu erhalten.

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

NB-IoT ist definitiv eine Watch-and-See-Technologie. Um die aktuelle Situation zusammenzufassen:

Die Vorteile von NB-IoT sind:

Wenn NB-IOT existierte und wurde eingesetzt:

• Die Abdeckung wäre sehr gut. NB-IoT-Geräte sind auf 4G-Abdeckung angewiesen, sodass sie in Innenräumen und in dicht besiedelten städtischen Gebieten gut funktionieren würden.
• Es hat schnellere Reaktionszeiten als LoRa und kann eine bessere Servicequalität garantieren.
  
  

Die Nachteile von NB-IoT sind:

• Es ist schwierig, Firmware-over-the-Air (FOTA) oder Dateiübertragungen zu implementieren. Einige der Designspezifikationen für NB-IoT machen es schwierig, größere Datenmengen an ein Gerät zu senden.
• Netzwerk- und Tower-Übergaben werden ein Problem darstellen, daher eignet sich NB-IoT am besten für hauptsächlich statische Assets, wie Zähler und Sensoren an einem festen Standort, und nicht für Roaming-Assets.
  
  

LoRa

LoRa ist eine nicht-zellulare Modulationstechnologie für LoRaWAN. (Genau wie BPSK oder QPSK die Modulation von NB-IoT ist.) Diese beiden Begriffe – LoRa und LoRaWAN – sind nicht austauschbar:LoRaWAN ist das Standardprotokoll für die WAN-Kommunikation und LoRa wird als Wide Area Network-Technologie verwendet.

LoRa wird hauptsächlich auf zwei Arten verwendet:

1. Eines davon ist LoRaWAN, das hauptsächlich in Europa eingesetzt wurde. Es hat eine sehr geringe Nachrichtenkapazität von nur 12 Byte.
2. Ein weiterer ist Symphony Link, ein Produkt von Link Labs. Symphony Link ist ein drahtloses System, das auf der LoRa-Technologie basiert und entwickelt wurde, um die Einschränkungen eines LoRaWAN-Systems zu überwinden. Es ist oft als Bestandteil komplexerer LoRa-Netzwerklösungen enthalten, hauptsächlich in den USA und Kanada, und wurde für industrielle Anwendungen entwickelt.

LoRa stellt ein gutes Funknetzwerk für IoT-Lösungen dar und hat bessere Link-Budgets als andere vergleichbare Funktechnologien. Außerhalb einiger weniger Märkte in Europa müssen Sie jedoch Ihr eigenes Netzwerk-Gateway bereitstellen, wenn Sie sich mit LoRaWAN-Netzwerken verbinden oder überhaupt LoRa verwenden möchten.

Das mag nach einem Nachteil erscheinen, aber es macht LoRa tatsächlich zu einer guten Alternative zu WLAN für Geräte mit geringem Stromverbrauch, die in einem Gebäude wie einer Fabrik oder einem Krankenhaus verbunden werden müssen. (Es ist schwer, eine IT-Abteilung zu finden, die aus Sicherheitsgründen ein Gerät eines Drittanbieters in ihr eigenes Netzwerk einbinden würde. Durch die Einrichtung Ihres eigenen Gateways entsteht ein völlig separates und sicheres Netzwerk.) Von den drei in diesem Artikel behandelten Technologien es ist das einzige, das als Do-it-yourself-Technologie verwendet werden kann; Jedes Unternehmen kann sein eigenes verbundenes Gerät erstellen und verwenden, wo immer es das Gateway aufstellen kann.

Weiterlesen:Was ist LoRa?

Die wichtigsten Unterschiede zwischen NB-IoT und LoRaWAN sind:

1. LoRaWAN verwendet unlizenziertes Spektrum. In Europa bedeutet dies einen Arbeitszyklus von 1%, der das Verkehrsaufkommen und die Frequenz sowie die Fähigkeit der Basisstation, das Netzwerk zu kontrollieren und den Verkehr nach unten zu senden, begrenzt.
2. LoRa ist ein proprietäres Modulationssystem, das von der Semtech Corporation verkauft wird. Sie sind defacto der einzige Chipsatzhersteller oder Lizenzinhaber für LoRa. NB-IoT basiert auf Standardmodulationsarten, aber wie es für 3GPP typisch ist, wird es irgendwann andere IP-Lizenzinhaber geben, die Geld verlangen.
3. LoRaWAN kann auch von Kunden ohne Mobilfunkanbieter verwendet werden, um Lösungen zu implementieren. Das Things Network ist eine Crowdsourcing-Netzwerkinitiative, die LoRaWAN verwendet. Zu beachten ist, dass LoRaWAN-Netzwerke stören, wenn mehr als eines in einem Bereich betrieben wird.
   
   

Weiterlesen:Verbesserung der LoRaWAN-Skalierbarkeit

4. NB-IOT bietet aufgrund der viel höheren Datenraten, der ausgereiften MAC-Technologie und der leistungsstärkeren Basisstationen erweiterte Funktionen für Routing, Multicast, Firmware-Broadcast usw.

Um LoRa zusammenzufassen:

Die Vorteile von LoRa sind:

• Es ist perfekt für Einzelgebäudeanwendungen.
• Sie können Ihr eigenes Netzwerk einrichten und verwalten.
• LoRa ist aufgrund der symmetrischen Verbindung eine gute Option, wenn Sie Bidirektionalität benötigen, zum Beispiel Command-and-Control-Funktionalität.
• LoRa-Geräte funktionieren gut, wenn sie in Bewegung sind, was sie für die Nachverfolgung von Vermögenswerten im Freien wie Sendungen nützlich macht.
• LoRa-Geräte haben eine längere Akkulaufzeit als NB-IoT-Geräte.
  
  

Die Nachteile von LoRa sind:

• Es hat niedrigere Datenraten als NB-IoT.
• Es hat eine längere Latenzzeit als NB-IoT.
• Es erfordert ein Gateway zum Arbeiten (was in vielen Fällen auch von Vorteil ist).
  
  

Sigfox

Kein LPWAN-Artikel wäre vollständig, ohne Sigfox zu erwähnen, das Unternehmen, das die Welt auf das Potenzial von IOT-Geräten aufmerksam gemacht hat, Verbindungen mit sehr geringer Bandbreite zu verwenden. Sigfox ist die grundlegendste der drei Technologien, mit den Hauptunterschieden:

1. Sigfox hat die günstigsten Funkmodule (<5 $, verglichen mit ~10 $ für LoRa und 12 $ für NB-IOT).
2. Sigfox ist nur Uplink. Obwohl begrenzter Downlink möglich ist, hat er ein anderes Link-Budget und ist sehr eingeschränkt.
3. Sigfox ist ein End-to-End-Netzwerk- und Technologieplayer.
   
   

Für Sigfox scheint es jedoch der Anfang vom Ende zu sein. Es hat bis jetzt keine nennenswerten Netzwerke in den USA aufgebaut und kämpft als Unternehmen. Sein Geschäftsmodell ist etwas ambitioniert, da das Unternehmen bereits Hunderte Millionen Dollar ausgegeben hat, um ein Netzwerk bereitzustellen, für das die Leute nur ein paar Cent bezahlen. Sigfox ist der Meinung, dass niedrige Anwendungskosten der Weg sind, um Menschen auf den Markt zu bringen, aber diese Denkweise hat es schwierig gemacht, ausreichende Einnahmen zu erzielen. Am Ende scheint es, dass Sigfox bei seinen Bemühungen, ein alternatives Mobilfunknetz für IoT-Geräte bereitzustellen, versagt (oder zumindest kämpft).

Die Vorteile von Sigfox sind:

• Es verbraucht wenig Strom.
• Es funktioniert gut für einfache Geräte, die selten übertragen, da sehr kleine Datenmengen sehr langsam gesendet werden.
• Es unterstützt einen breiten Abdeckungsbereich in den Bereichen, in denen es sich befindet.
  
  

Die Nachteile von Sigfox sind:

• Es wird nicht überall eingesetzt, daher funktioniert es derzeit nicht für eine große Anzahl von Anwendungsfällen.
• Die Kommunikation wird besser vom Endpunkt zur Basisstation geleitet. Es verfügt über eine bidirektionale Funktionalität, aber seine Kapazität von der Basisstation zurück zum Endpunkt ist begrenzt, und Sie haben weniger Link-Budget, wenn Sie nach unten gehen, als nach oben.
• Mobilität ist mit Sigfox-Geräten schwierig.
  
  

Welche LPWAN-Technologie ist die richtige für Ihren Anwendungsfall?

Jede dieser Technologien bietet einen interessanten Satz von Fähigkeiten, obwohl betont werden sollte, dass heute in den meisten Teilen der Welt keine dieser Technologien in großem Maßstab verfügbar ist. 2017 war LTE Cat-M1 die erste landesweite LPWAN-Technologie, die in den USA eingesetzt wurde.

Technologien wie LoRa werden höchstwahrscheinlich am besten für „diskrete“ Anwendungen wie intelligente Gebäude oder Campus verwendet, bei denen keine mobile Netzwerkkonnektivität erforderlich ist. Wenn Ihr Anwendungsfall von der LoRa-Technologie profitieren würde, werfen Sie einen Blick auf Symphony Link. Symphony Link wurde entwickelt, um die mit LoRa verbundenen Einschränkungen zu überwinden, basiert jedoch auf der LoRa-Technologie. Es wurde speziell für Unternehmens- und Industriekunden entwickelt, die eine skalierbare und zuverlässige, aber auch flexible Lösung benötigen – Symphony Link-Benutzer haben die Möglichkeit, Funktionen direkt über eine API in das Gateway einzufügen. Lesen Sie mehr über Symphony Link oder sprechen Sie mit uns darüber, wie es Ihre IoT-Konnektivitätsherausforderung lösen kann.