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物联网主流技术及其应用场景分析

2020-11-30 09:55来源:

    物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork,低功耗广域网),即广域网通信技术。

    物联网的快速发展对无线通信技术提出了更高的要求,专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWAN也快速兴起。

    而LPWAN领域目前占据市场的主流技术就是NB-IOT和LoRa技术,到底那种技术更有优势,更有可能占据物联网未来,下面让我们具体分析!


1、市场分析

    

    IoT AnalyTIcs 的报告显示,92%的 LPWAN 市场被 LoRa、NB-IoT、Sigfox 和 LTE-M 这 4 种技术瓜分。在 2019 年,这些技术的网络覆盖、生态系统规模和最终用户应用规模都进一步增长,显示出健康的态势。

    NB-IoT & LTE-M:据 GSMA 统计的数据, 截止 2020 年 1 月,全球已有 127 张基于 NB-IoT 或 LTE-M 的商业网络,比 2018 年 12 月 IoT AnalyTIcs 统计的 83 张网络多出 53%。其中 92 张是 NB-IoT 网络,35 张是 LTE-M 网络。
    LoRa:全球已经有52个运营商正在部署LoRa网络,并且这个数量在增多,这些网络遍及美国、加拿大、巴西、中国、俄罗斯、印度、马来西亚、新加坡等国家和地区,在超过100个国家在进行试点。

    为此,去年曾刮起NB-IoT和LoRa到底谁才是未来物联网主流技术的讨论,业内普遍认为NB-IoT为主、LoRa为辅





2、技术分析


    LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络

    NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术,是工作在授权频段的技术,核心是面向低端物联网终端(低耗流),适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域,对长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用具有较大优势。
就技术方案而言,LoRa和NB-IOT有共同点,也各有特点及缺点:
    LoRa优势:
  •     1、相比于NB-IoT ,LoRa基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信,可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电;
  •     2、LoRa信号的波长较长决定了它的穿透力与避障能力;
  •     3、大大的改善了接收的灵敏度,超过-148dBm的接收灵敏度使其可视通信距离可达15公里;
  •     4、降低了功耗,其接收电流仅14mA,待机电流为1.7mA,这大大延迟了电池的使用寿命;
  •     5、基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI,其定位精度可达5m(假设10km的范围)。
    NB-IOT特点:
  •     1、广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍;
  •     2、具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;
  •     3、更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;(如果终端每天发送一次200Byte报文,5瓦时电池寿命可达12.8年)
  •     4、更低的模块成本,企业预期的单个接连模块5美元左右。


3、应用分析


    LoRa应用场景分析

    LoRa 技术在以下三类应用场景中具有优势:
    1. 特定区域内覆盖多样化的应用(园区、工厂等);
    2. 运营商网络覆盖不足又是刚需的市场;
    3. 部分对数据敏感的行业。
    在当前主要以企业级物联网应用场景为主的情况下,LoRa 应用总体上呈现了如下两个特点:
    1、应用场景方面,在 LoRa 技术众多应用领域中,表计领域的产品占所有 LoRa 产品的 70%,其应用量级与其他领域的应用量级相比差距巨大。除智能表计以外,LoRa 技术在国内其他应用领域有智慧楼宇、智慧酒店、智慧园区、 安全、智慧城市、农业、环境监测等。未来,如果消费级领域成功开拓的话,目前的出货领域结构将会发生较大的变化。行业应用成熟度方面,成熟度普遍不高,应用成熟度最高的领域仍然是表计行业应用。

    2、纵观整个 LoRa 产业,该产业仍处于孵化阶段,基本各个应用领域的成熟度依然比较低。表计类应用由于起步较早,相比于其他应用领域,算是一个比较成熟的细分市场。


    NB-IOT应用场景分析
    由深圳燃气、华为、中国电信与金卡智能共同主办的“全球首个千万NB-IoT燃气应用行业发布会”召开,透露了一个关键数据:截止2019年9月底,NB-IoT在燃气行业应用已突破1000万连接数,在全球范围内,燃气行业成为NB-IoT首个突破千万级应用的行业。
    现阶段,NB-IoT垂直应用行业主要集中交通行业、物流行业、卫生医疗、商品零售行业、智能抄表、公共设施、智能家居、智能农业、工业制造、企业能耗管理、企业安全防护,这些需求都成为了NB-IoT增长的市场。数据显示:NB-IoT最早商用“三表”(电表、气表、水表)领域已经在2018年实现了百万量级的出货。
    虽然早期部署的重点是传统的垂直领域,如智能表计,但预计NB-IoT将在2019-2020年集成到更广泛的产品中,包括家用电器、门锁和烟雾探测器中。


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