物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對無線通信技術(shù)提出了更高的要求，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng))也快速興起。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要考慮諸多因素，例如節(jié)點(diǎn)成本、網(wǎng)絡(luò)成本、電池壽命、數(shù)據(jù)傳輸速率(吞吐率)、延遲、移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以及部署類型等，可以說沒有一種技術(shù)可以滿足IoT所有的需求。NB-IoT和LoRa兩種技術(shù)具有不同的技術(shù)和商業(yè)特性，也是最有發(fā)展前景的兩個(gè)低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。這兩種LPWAN技術(shù)都有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗小等特點(diǎn)，都適合低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，都在積極擴(kuò)建自己的生態(tài)系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)很多，主要分為兩類：一類是Zigbee、WiFi、Bluetooth、Z-wave等短距離通信技術(shù);另一類是LPWAN，即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。LPWA又可分為兩類：一類是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、SigFox等技術(shù);另一類是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù)，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

LoRa和NB-IoT同為低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，是當(dāng)前國內(nèi)主流的兩種技術(shù)流派。

NB-IoT、LoRa簡述

LoRa(Long Range)是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案，這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折中考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低功耗、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端(可內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(guān)(或稱基站)、Server和云四部分組成，應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng))，是由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的可在全球范圍內(nèi)廣泛使用的窄帶射頻技術(shù)，其使用License頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。

NB-IoT、LoRa使用頻段

NB-IoT使用了授權(quán)頻段，有三種部署方式：獨(dú)立部署、保護(hù)帶部署以及帶內(nèi)部署。全球主流的頻段是800MHz和900MHz。中國電信會(huì)把NB-IoT部署在800MHz頻段上，而中國聯(lián)通會(huì)選擇900MHz來部署NB-IoT，中國移動(dòng)則可能會(huì)重耕現(xiàn)有900MHz頻段。

LoRa使用的是免授權(quán)ISM頻段，但各國或地區(qū)的ISM頻段使用情況是不同的。在中國市場，由中興主導(dǎo)的中國LoRa應(yīng)用聯(lián)盟(CLAA)推薦使用了470-518MHz。而470-510MHz這個(gè)頻段是無線電計(jì)量儀表使用頻段。由于LoRa是工作在免授權(quán)頻段的，無需申請即可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單，運(yùn)營成本也低。LoRa聯(lián)盟正在全球大力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化的LoRaWAN協(xié)議，使得符合LoRaWAN規(guī)范的設(shè)備可以互聯(lián)互通。

NB-IoT、LORA的通信距離

NB-IoT通信距離

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的信號覆蓋范圍取決于基站密度和鏈路預(yù)算。NB-IoT具有164dB的鏈路預(yù)算，GPRS的鏈路預(yù)算有144dB(TR 45.820)，LTE是142.7dB(TR 36.888)。與GPRS和LTE相比，NB-IoT鏈路預(yù)算有20dB的提升，開闊環(huán)境信號覆蓋范圍可以增加七倍。20dB相當(dāng)于信號穿透建筑外壁發(fā)生的損失，NB-IoT室內(nèi)環(huán)境的信號覆蓋相對要好。一般來說，NB-IoT的通信距離是15km。

LoRa通信距離

LoRa以其獨(dú)有的專利技術(shù)提供了最大168dB的鏈路預(yù)算和+20dBm的功率輸出。一般來說，在城市中無線距離范圍是1~2公里，在郊區(qū)無線距離最高可達(dá)20km。

NB-IoT、LoRa成本對比

LPWAN協(xié)議無論多強(qiáng)大都需要考慮其低成本，否則它們不能是可行的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。LoRa在這方面有優(yōu)勢，LoRaWAN模塊的總體成本在 8-10 美元左右，約為 NB-IoT 等蜂窩 LTE 模塊價(jià)格的一半。NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性高，知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)(授權(quán)頻段方面)費(fèi)用更高，提高了 NB-IoT 的總成本。NB-IoT 升級到先進(jìn)的 4G / LTE 基站比 LoRa 通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)或塔頂網(wǎng)關(guān)部署更昂貴。隨著市場越來越成熟，LoRa技術(shù)的成本預(yù)計(jì)將進(jìn)一步下降。

適用場景對比

NB-IoT適用場景舉例

(1)共享單車：分布廣，單位密度小，適合借助運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò);

(2)智能抄表：業(yè)主對采集頻率不高，對網(wǎng)絡(luò)可用性沒有高要求的，又不想考慮自建基站

(3)積水/管網(wǎng)監(jiān)測：分布廣，單位密度小;

(4)通用型可穿戴系列：終端分布在整個(gè)城區(qū)，適合借助運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò);

(5)智能停車：銳捷網(wǎng)絡(luò)為“小和輕?！毖兄频牡卮跑嚈z器，通過地磁來感應(yīng)磁場變化從而進(jìn)行車輛出入車位的判斷，上下行的無線鏈路采用NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)，并與OneNET完成對接，支持5G聯(lián)創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室的停車平臺應(yīng)用。

LoRa適用場景舉例

(1)智能抄表：業(yè)主對采集頻率有高要求需要做數(shù)據(jù)分析，對網(wǎng)絡(luò)可用性有高要求;

(2)道路泊車檢測器：采集頻率較高，而對終端壽命又有一定要求;

(3)野外郊區(qū)的，如礦業(yè)、采掘業(yè)、郊區(qū)重工業(yè)等;

(4)區(qū)域集中型：如高校、普教、園區(qū)的用戶，想建設(shè)私網(wǎng)對自己的設(shè)施及應(yīng)用進(jìn)行管理。

結(jié)論

NB-IoT和LoRa目前都還處于發(fā)展的起步階段，需要各方的投入和共同的發(fā)展。當(dāng)大規(guī)模部署成為一種現(xiàn)實(shí)可能的時(shí)候，NB-IoT和LoRa模組成本自然也會(huì)進(jìn)一步降低。就技術(shù)方案而言，在短時(shí)間內(nèi)，NB-IoT和LoRa肯定會(huì)并行，有共同點(diǎn)、各有優(yōu)點(diǎn)、各有缺點(diǎn)，很難說誰壓倒誰。但是，如果受到技術(shù)方案以外的因素影響，比如贏利模式的創(chuàng)新、與應(yīng)用行業(yè)的緊密結(jié)合、借助行業(yè)的影響力，那么什么都有可能。在這新一波的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的行情中，先把項(xiàng)目落地，才有贏得先人一步的機(jī)會(huì)。NB-IoT和LoRa不僅僅需要產(chǎn)品的創(chuàng)新，更需要項(xiàng)目應(yīng)用的創(chuàng)新。