这是正在进行的关于的LoRaWAN®协议以及其改造基于5G的下一代网络应用程序的能力。本系列博客遵循Semtech的“5G事实vs.虚构，以及LoRaWAN如何发挥作用网络研讨会，特色宪章通信，MultiTech和橙色由比查姆研究公司(Beecham Research)主持。它将在网络研讨会的问答环节中解决观众提出的一些紧迫话题。阅读新系列的介绍第一部分，探索大规模LoRaWAN网络第二部分-特色MultiTech，以及来自第三部分橘子。
在下面的第四部分中，Rémi Lorrain, Semtech LoRaWAN网络总监，探讨了LoRaWAN和NB-IoT之间的主要区别。
您能详细说明LoRaWAN和NB-IoT之间的能耗差距吗?
4G NB-IoT (Cat NB1 3GPP Release 13和Cat NB2 3GPP Rel14)实际上不是5G无线电技术。188bet金博宝滚球5G NR(新无线电)在当前发布的5G中不覆盖低功耗广域网(LPWAN)物联网(IoT)用例。因此，目前覆盖LPWAN物联网领域的蜂窝物联网技术是4G技术:NB-IoT和LTE-M (CAT-M1)。
我们经常看到从能源消耗的角度比较NB-IoT和LoRaWAN的研究。对这一主题进行全面分析具有挑战性，因为“能源消耗”与用例相关，并依赖于数十个参数，如应用程序设计(终端设备通信方案和移动配置文件)、硬件和软件设计(电子组件)和网络推出策略(3GPP规范发布和激活服务)。
LoRaWAN协议专门为大量物联网用例设计，优化电池供电传感器的电池寿命。或者，4G是为宽带和关键物联网应用而构建的，并优化了基于网络永久终端设备控制的稀缺且昂贵的频谱。我不会对每个用例进行详细的差距分析，而是简单地强调说明NB-IoT在满足低能耗性能方面面临挑战的10个原因。很明显，能源消耗性能的比较需要超越“芯片对芯片”的技术比较。
广谱挑战赛
NB-IoT频谱涵盖20多个频段，建议有超过10个频段用于全球漫游，从700MHz到2GHz以上。在设计使用多个频段的设备天线和无线电前端时，存在一个功率损耗问题，其中LoRaWAN协议都包含在450MHz到923MHz之间，导致优化的天线设计限制了功率损耗。NB-IoT终端设备的解决方案是覆盖一组有限的频率通道，其结果是降低漫游能力。
峰值电流挑战
一方面，大多数NB-IoT终端设备的输出功率在20dBm - 23dBm之间，峰值电流超过100mA。另一方面，大多数Semtech芯片(罗拉®调制)输出功率为+14dBm，有些(SX1262)可达20dBm。Semtech芯片通常达到40mA的最大输出峰值电流。因此，对于NB-IoT终端设备来说，其影响是拥有成本的增加(更大的外形尺寸和更高容量的电池)以及电池寿命的缩短。
多重标准的挑战
大多数蜂窝运营商拥有庞大的2G M2M终端设备基础，导致在同一模块上嵌入2G和NB-IoT。多标准的实现需要设计更高性能的CPU和更高的内存容量(存储多个栈)的终端设备，从而消耗更多的能源。
复杂性的挑战
一方面，4G依靠OFDM高级(复杂)调制进行下行通信;因此，NB-IoT终端设备必须能够解调复杂的OFDM信号，需要更高性能的电子元件，从而导致更高的能耗。另一方面，LoRa物理无线电层和LoRaWAN协议使终端设备设计依赖于成本效益和低功耗电子组件。由于认证的复杂性和成本，在终端设备中集成NB-IoT连接的唯一合理途径是使用NB-IoT模块，该模块针对某些用例进行了优化。该模块固件不能更改(不取消模块的认证)，从而阻碍了对给定用例的优化。LoRaWAN网络连接的简单性允许设备制造商直接在芯片级集成，而无需使用模块。LoRaWAN协议栈是开源的，可以被任何市场参与者集成。
Multi-Release挑战
更复杂的是，3GPP已经发布了多个版本的4G规范，而且这个速度不会改变(每18个月发布一个新版本)。它使生态系统有必要制造一组非常大的模块配置，保持向后兼容性，从而降低规模和能源性能效益，而LoRaWAN协议专注于极少数配置。
头顶上的挑战
LTE是一种有状态协议，终端设备不断连接到网络，产生开销和频繁的双向通信，对电池寿命有直接影响。这为终端设备设置了功耗下限，即使它没有要传输的应用程序数据。相比之下，LoRaWAN协议是一种非连接标准(ALOHA)，终端设备仅在必要时唤醒和通信。
终端设备状态挑战
作为一种复杂的协议，LTE增加了用于蜂窝切换(这是移动设备的一个问题)、保持活跃或安全进程的高能耗设备状态，缩短了电池寿命，而LoRaWAN协议将通信限制为极少数MAC(媒体访问控制)命令与网络共享有限的一组信息。
网络专用性挑战
当NB-IoT设备通过漫游使用不同的网络时，每个网络都有很大可能具有不同的设备管理策略，从而使终端设备的电池寿命不可预测。NB-IoT网络之间存在许多差异:PSM(节电模式)激活模式、3GPP释放、PSM参数、扩展覆盖激活模式、多标准选项、无线电(频谱使用)通道计划和设备电源管理方案。这些多种选项使得功耗预测非常困难。关于LoRaWAN协议，只有自适应数据速率策略可以在网络中变化，需要保证电池寿命的终端设备可以实现自己的设备定义的数据速率策略。
网络多样性挑战
NB-IoT不实现上行宏分集(多个网关接收的终端设备帧)。NB-IoT终端设备由一个专用的电池管理，该电池可以远离终端设备，从而增加发射功率并消耗更多能量。LoRaWAN网络通过设计实现了宏多样性，其中任何网关都可以接收设备帧并成为服务网关，增加了靠近终端设备的网关的出现，从而降低了电池消耗。
致密化的挑战
随着终端设备与服务网关的距离越来越近，网络致密化对终端设备能耗有积极的影响。基于功率控制特性，终端器件可以降低其发射功率，从而降低能耗。与LTE网络扩展相比，LoRaWAN网络的致密化成本降低了两个或更多数量级。此外，私有和公共LoRaWAN网络之间的轻松协作是通过漫游实现网络成本优化的驱动因素。
综上所述，LoRaWAN网络与NB-IoT之间的能耗差距远远不止于LoRa芯片与NB-IoT模块能耗性能的比较。结果是要比较端到端体系结构和转出选项。我们认为NB-IoT将面临10个挑战，以达到与LoRaWAN网络相当的能耗性能。目前，3GPPP的重点是发展新的5G宽带生态系统，3GPP创新周期(5-10年)也可能是NB-IoT生态系统显著改善的挑战。
我想以一个更全面的观点来结束这篇文章。今天，很明显，没有物联网技术可以覆盖物联网用例的大量多样性。188bet金博宝滚球正如LoRa联盟®和无线宽带联盟(WBA)最近发布的结合Wi-Fi和LoRaWAN的白皮书所探讨的那样，我们看到市场正在转向多无线接入网(Multi-RAN)战略。此外，多家私营公司和运营商同时部署了蜂窝物联网和LoRaWAN网络，结合了两种标准的优势，LoRaWAN网络满足了大量物联网需求(极低功耗、成本效益高的推出、灵活的商业模式和简单性)，其中蜂窝物联网(4G、5G)用于关键物联网用例或宽带应用。
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