物联网 (IoT) 的基本概念是,“事物 X”对其性能和/或周围环境进行测量,并将这些数据传输到互联网网关 Y。这一概念非常适用于基于条件的监控、预测性维护技术和环境监控。但是这些数据怎么从 X 点传送到 Y 点呢?
WiFi 可能适用于有限的传输范围,但对于更长的距离,您可能需要考虑使用 5G 蜂窝连接或 LoRa 技术以及 LoRaWAN(长距离广域网)协议。
两者都有优缺点,使用什么取决于许多因素。在本文中,我们将讨论在选择 LoRa 还是 5G 蜂窝连接时需要考虑的几个方面。
数据速率(巨大的 5G 优势)
如果您需要物联网“事物”的高数据速率,那就真的没有什么好争论的。5G 轻松获胜。传输速度通常为每秒几十兆比特,在适当的条件下可以达到千兆比特的范围。 LoRa 传输速率理论上可以达到每秒 20 千比特的范围,但是通常要慢得多,并且数据以短脉冲的形式发送。LoRaWan 一次向一个方向传输,并优先考虑上行链路传输 – 从端点到物联网网关。因此,如果您需要音频或视频通信,甚至是持续的数据流,5G 通常是比 LoRa 更好的选择。
延迟(5G 优势)
与数据速率一样,5G 通常在响应速度上具有优势。根据运营商和条件的不同,5G 的延迟可能在数十毫秒的范围内。虽然高于有线以太网连接或 WiFi,但这仍然是相当不错的,并且这种延迟在大多数应用程序中基本上不会被人发现。
然而,LoRaWAN 通常以这样一种方式实现,即终端设备在大部分时间进入睡眠状态,间歇性地唤醒以发送和接收信息。这意味着您可能只能每隔几分钟或更短时间才能从 LoRaWAN 节点获取一次更新或向其发送消息。LoRaWAN 可以实现为 C 类,即终端节点持续监听消息。然而,这对电池寿命是有害的,并且通常是临时使用的。
因此,当您需要即时数据传输时,LoRaWAN 不是最佳选择。当您需要了解缓慢变化的统计数据,例如温度、水位甚至检查设备是否有“心跳”信号,或者对于时间不敏感的条件式监控统计数据,它确实使用效果不错。
资本支出和持续成本(LoRaWAN 优势)
LoRa 的工作波长无需许可(在美国为 902 至 928MHz),因此任何人都可以免费使用。蜂窝调制解调器就其本质而言,需要运营商基础设施,因此也需要订阅费。Hologram 和 Adafruit 等公司提供价格合理的选项,帮助您的项目接入蜂窝网络,但归根结底,服务是一项持续的费用。
蜂窝连接的优势在于易于实施。您可以通过 The Things Network 这样的组织来帮助您建立 LoRaWAN 网络,但最终,您需要消化和实现一些概念来让您的 LoRaWAN 网络落地。蜂窝网络提供商提供现有的基础设施供您付费使用。虽然名义上服务费用更贵,但如果使用蜂窝网络提供商可以节省初始设置和持续维护的麻烦,则考虑缴纳这些费用也无妨。
电池寿命和功耗(LoRaWAN 优势)
5G 蜂窝设备和 LoRaWAN 发射器都可以根据需要进入睡眠状态,仅在传输数据时唤醒。然而,LoRaWAN 能够非常有效地发送信号,使其在实际输出功率方面的传输范围最大化。 LoRaWAN 信号被设计得很短,甚至可能不使用来自网关的确认信号,从而节省了射频空间和电池寿命。这里的缺点是关键信号可能会丢失并且不会重复,因此在 5G 或 LoRaWAN 基础设施之间进行选择时应该考虑取舍。
范围(5G 优势 – 通常情况下)
鉴于蜂窝技术的广泛实施,5G 设备的范围在许多情况下几乎是无限的。然而,LoRaWAN 理论上能够在自由空间传输 850 公里的数据,并且在理想条件下已经测试到超过 200 公里的地面距离。LoRaWAN 的范围,尤其是室内,要短得多。
另一方面,您可以战略性地放置网关(网关本身可能使用 5G 技术),以优化 LoRaWAN 的覆盖范围。另外还可以使用网状网络(将信号从一个节点反弹到另一个节点)和 LoRaWAN 来扩展信号范围,而且确实也有蜂窝网络信号不稳定或不存在的区域。5G 名义上是这里的赢家,但也会有例外。
何时使用 5G 与 LoRa
总而言之,当您需要大量的数据吞吐量,并且电池续航时间不成问题时,5G 很可能是您应用的最佳选择。对于需要在野外停留几天、几个月甚至几年来检查一些信息的设备来说,LoRaWAN 可能是更好的解决方案。