NB-IoT vs. LoRa vs. Sigfox

接続デバイスの数は増え続けていますが（そして2030年までに1,250億に達すると予想されています）、それらをサポートする成熟したワイヤレステクノロジーも世界的に大きな注目を集め続けています。 NB-IOT（Narrowband IOT）、LoRa、およびSigfoxは、すべて低電力、広域ネットワーク（LPWAN）テクノロジーであり、トップへの競争として描かれているものの中で、しばしば互いに対立しています。しかし、それは必ずしも接続エコシステムの正確な全体像ではありません。これらの各テクノロジー（または少なくともLoRaとNB-IoT）は、ユースケースによってはIoTスペースで重要な役割を果たす可能性が高いため、それぞれの機能と違いを理解することが重要です。

狭帯域IoT

NB-IoTは、セルラーシステムの標準化の背後にある組織である第3世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）による「クリーンシート」イニシアチブであり、モバイルネットワークに接続する必要のある非常に低データレートのデバイスのニーズに対応します。バッテリー。セルラー標準としてのNB-IoTの目標は、IoTデバイスを標準化して相互運用性と信頼性を高めることです。

NB-IoTはOFDM変調を使用するセルラーグレードのワイヤレステクノロジーであるため、チップはより複雑ですが、リンクバジェットは優れています。つまり、ユーザーはセルラー接続に関連する高いパフォーマンスレベルを得ることができますが、複雑さが増し、消費電力が大きくなります。

NB-IoTは、少量のデータを送受信するために使用されることを目的としています。これは、データ生成量の少ないIoTデバイスによって生成される1日あたり数十バイトまたは数百バイトです。これはメッセージベースで、SigfoxやLoRaに似ていますが、変調速度がはるかに速く、これらのテクノロジーよりもはるかに多くのデータを処理できます。しかし、NB-IoTは ではありません LTE-M（IoTアプリケーションに関連する別のLPWAセルラーテクノロジー）のようなIPベースの通信プロトコル。実際にIPネットワークに接続して、スマートフォンのように使用することは期待できません。シンプルなIoTアプリケーション向けに作成されており、LTE-M（高帯域幅またはモバイルおよびローミングアプリケーションに適しています）よりも電力効率が高くなりますが、通信頻度の低いアプリケーション向けに設計されています。

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NB-IoTの開発には、魅力的な地理的企業政治的要素が関わっています。詳細については、ニック・ハンの優れた作品であるNB-IoT isDeadをご覧ください。ロングライブNB-IoT。 Nickは、NB-IoTの3GPP仕様には、Huawei / VodafoneとEricsson / Nokia / Intelの2つの競合するバリアントがあることを指摘しています。さらに、エリクソンは、アルカテルに基づく古い4GインフラストラクチャはNB-IoTとの下位互換性がないと述べています。これは、キャリアがNB-IoTをサポートするために、米国では何千もの基地局を変更する必要があることを意味します。それを踏まえると、米国を拠点とするほとんどの通信事業者はLTE-Mに固執するでしょう。

したがって、NB-IoTは、ライセンスされたスペクトルを介してオペレーターネットワークに接続する必要がある単純なデバイス向けになります。現在、ヨーロッパでのみ試験運用とテストが行​​われており、いくつかの試験を行っているヨーロッパの少数の事業者を除いて、広く利用できるわけではありません。 Sigfoxという会社をフォローすると、これは3GPPコミュニティがSigfoxなどのネットワークによって作成された市場空間に対処しようとしていることがわかります。

NB-IoT物理層の詳細については、こちらをお読みください。

出典：https：//arxiv.org/pdf/1606.04171.pdf 。

NB-IoTは間違いなく監視技術です。現在の状況を要約するには：

NB-IoTの利点は次のとおりです。

もし NB-IOTが存在し、展開されました：

• カバレッジは非常に良いでしょう。 NB-IoTデバイスは4Gカバレッジに依存しているため、屋内や密集した都市部でうまく機能します。
• LoRaよりも応答時間が速く、より良いサービス品質を保証できます。
  
  

NB-IoTの欠点は次のとおりです。

• ファームウェアオーバーザエア（FOTA）またはファイル転送を実装することは困難です。 NB-IoTの設計仕様の中には、大量のデータをデバイスに送信するのが難しいものがあります。
• ネットワークとタワーのハンドオフが問題になるため、NB-IoTは、ローミングアセットではなく、固定された場所にあるメーターやセンサーなど、主に静的なアセットに最適です。
  
  

LoRa

LoRaは、LoRaWANの非セルラー変調テクノロジーです。 （BPSKまたはQPSKがNB-IoTの変調であるのと同じように。）これらの2つの用語（LoRaとLoRaWAN）は ではありません。 互換性：LoRaWANはWAN通信の標準プロトコルであり、LoRaはワイドエリアネットワークテクノロジーとして使用されます。

LoRaは主に2つの方法で使用されます：

1. 1つはLoRaWANで、主にヨーロッパで展開されています。メッセージ容量は12バイトと非常に小さいです。
2. もう1つは、LinkLabsの製品であるSymphonyLinkです。 Symphony Linkは、LoRaWANシステムの制限を克服するように設計されたLoRaテクノロジーに基づいて構築されたワイヤレスシステムです。多くの場合、主に米国とカナダで、より複雑なLoRaネットワークソリューションのコンポーネントとして含まれており、産業用アプリケーション向けに設計されています。

LoRaは、IoTソリューションに適した無線ネットワークであり、他の同等の無線テクノロジーよりも優れたリンクバジェットを備えています。ただし、ヨーロッパのいくつかの市場以外では、LoRaWANネットワークに接続する場合、またはLoRaを使用する場合は、独自のネットワークゲートウェイを導入する必要があります。

これは欠点のように思えるかもしれませんが、実際には、工場や病院など、建物全体に接続する必要のある低電力デバイスのWiFiの優れた代替手段になります。 （セキュリティ上の懸念から、サードパーティのデバイスを独自のネットワークに配置することを承認するIT部門を見つけるのは困難です。独自のゲートウェイを設定すると、完全に独立した安全なネットワークが作成されます。）この記事で説明する3つのテクノロジのうち、 「自分でやる」テクノロジーとして使用できるのはこれだけです。どの企業も、ゲートウェイを設置できる場所であればどこでも、独自の接続デバイスを構築して使用できます。

続きを読む：LoRaとは何ですか？

NB-IoTとLoRaWANの最も重要な違いは次のとおりです。

1. LoRaWANはライセンスのないスペクトルを使用します。ヨーロッパでは、これは1％のデューティサイクルを意味し、トラフィックの量と頻度、およびネットワークを制御してトラフィックを送信する基地局の機能を制限します。
2. LoRaは、SemtechCorporationが販売する独自の変調システムです。それらは事実上の LoRaの唯一のチップセットメーカーまたはライセンス所有者。 NB-IoTは標準の変調タイプに基づいていますが、3GPPで一般的であるように、他のIPライセンス所有者が最終的にお金を要求するでしょう。
3. LoRaWANは、モバイル事業者以外のお客様もソリューションを実装するために使用できます。 Things Networkは、LoRaWANを使用したクラウドソーシングによるネットワーキングイニシアチブです。 1つのエリアで複数のネットワークが運用されている場合、LoRaWANネットワークが干渉することに注意してください。
   
   

続きを読む：LoRaWANのスケーラビリティの向上

4. NB-IOTは、はるかに高いデータレート、高度なMAC、およびより高い電力基地局により、ルーティング、マルチキャスト、ファームウェアブロードキャストなどのより高度な機能を提供します。

LoRaを要約すると：

LoRaの利点は次のとおりです。

• 単一の建物のアプリケーションに最適です。
• 独自のネットワークを設定および管理できます。
• 対称リンクのため、コマンドアンドコントロール機能などの双方向性が必要な場合は、LoRaが適しています。
• LoRaデバイスは、動いているときにうまく機能するため、出荷などの屋外の資産追跡に役立ちます。
• LoRaデバイスは、NB-IoTデバイスよりもバッテリー寿命が長くなります。
  
  

LoRaの欠点は次のとおりです。

• データレートはNB-IoTよりも低くなっています。
• NB-IoTよりも待ち時間が長くなります。
• 動作するにはゲートウェイが必要です（これも多くの場合、利点です）。
  
  

Sigfox

非常に低い帯域幅の接続を使用するIOTデバイスの可能性に世界を目覚めさせた会社であるSigfoxに言及せずに、LPWANの記事を完成させることはできません。 Sigfoxは、3つのテクノロジーの中で最も基本的なものですが、主な違いは次のとおりです。

1. Sigfoxの無線モジュールのコストは最も低くなっています（LoRaの場合は10ドル、NB-IOTの場合は12ドルであるのに対し、5ドル未満）。
2. Sigfoxはアップリンクのみです。ダウンリンクを制限することも可能ですが、リンクバジェットが異なり、非常に制限されています。
3. Sigfoxは、エンドツーエンドのネットワークおよびテクノロジープレーヤーです。
   
   

しかし、Sigfoxにとって、それは終わりの始まりのようです。現時点では、米国内に重要なネットワークを展開しておらず、企業として苦戦しています。同社はすでに数億ドルを費やして、人々がアクセスするためにペニーを払っているネットワークを展開しているため、そのビジネスモデルはやや野心的です。 Sigfoxは、アプリケーションのコストを低く抑えることが人々を市場に誘導する方法であると考えていますが、この考え方により、十分な収益を得ることが困難になっています。結局、Sigfoxは、IoTデバイス用の代替セルラーネットワークを展開する取り組みに失敗している（または少なくとも苦労している）ようです。

Sigfoxの利点は次のとおりです。

• 消費電力は少ないです。
• 非常に少量のデータを非常にゆっくりと送信するため、送信頻度の低い単純なデバイスに適しています。
• それが配置されているエリアの広いカバレッジエリアをサポートします。
  
  

Sigfoxの欠点は次のとおりです。

• どこにでも展開されているわけではないため、現在、多くのユースケースでは機能しません。
• 通信は、エンドポイントから基地局への方が適切です。双方向機能を備えていますが、基地局からエンドポイントに戻る容量には制約があり、リンクバジェットは増加するよりも減少する方が少なくなります。
• Sigfoxデバイスでは移動が困難です。
  
  

どのLPWANテクノロジーがユースケースに適していますか？

これらのテクノロジーはそれぞれ興味深い機能セットを提供しますが、今日、世界のほとんどで大規模に利用できるテクノロジーはないことを強調しておく必要があります。 2017年、LTE Cat-M1は、米国で導入された最初の全国的なLPWANテクノロジーでした。

LoRaのようなテクノロジーは、モバイルネットワーク接続が不要なスマートビルやキャンパスなどの「ディスクリート」アプリケーションに最適に使用される可能性があります。ユースケースがLoRaテクノロジーの恩恵を受ける場合は、SymphonyLinkをご覧ください。 Symphony Linkは、LoRaに関連する制限を克服するように設計されていますが、LoRaテクノロジーに基づいています。これは、スケーラブルで信頼性が高く、しかも柔軟性のあるソリューションを必要とする企業および産業のお客様向けに特別に設計されました。SymphonyLinkユーザーは、APIを介してゲートウェイに直接機能を追加するオプションがあります。 Symphony Linkの詳細を読むか、IoT接続の課題をどのように解決できるかについてお問い合わせください。