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NB-IoT和LoRa互為補(bǔ)充長(zhǎng)期共存

　　NB-IoT與LoRa究竟為何物？

　　NB-IoT是指窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band-Internet of Things)技術(shù)，是工作在授權(quán)頻段的技術(shù)，核心是面向低端物聯(lián)網(wǎng)終端(低耗流)，適合廣泛部署在智能家居、智能城市、智能生產(chǎn)等領(lǐng)域，對(duì)長(zhǎng)距離、低速率、低功耗、多終端的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有較大優(yōu)勢(shì)。

　　LoRa是指由升特公司(Semtech)發(fā)布的一種專用于無(wú)線電調(diào)制解調(diào)的技術(shù)，是工作在非授權(quán)頻段的技術(shù)，它使用線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，即保持了像FSK(頻移鍵控)調(diào)制相同的低功耗特性，又明顯地增加了通信距離，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾，即不同擴(kuò)頻序列的終端即使使用相同的頻率同時(shí)發(fā)送也不會(huì)相互干擾，因此在此基礎(chǔ)上研發(fā)的集中器/網(wǎng)關(guān)(Concentrator/Gateway)能夠并行接收并處理多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，大大擴(kuò)展了系統(tǒng)容量。

　　NB-IoT與LoRa的技術(shù)特點(diǎn)比較

　　NB-IoT具備四大特點(diǎn)：

　　廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴(kuò)大100倍；

　　具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；

　　更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年；(如果終端每天發(fā)送一次200byte報(bào)文，5瓦時(shí)電池壽命可達(dá)12.8年)

　　更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。

　　LoRa的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　大大的改善了接收的靈敏度，降低了功耗。高達(dá)157db的鏈路預(yù)算使其通信距離可達(dá)15公里(與環(huán)境有關(guān))。其接收電流僅10mA，睡眠電流200nA，這大大延遲了電池的使用壽命；

　　基于該技術(shù)的網(wǎng)關(guān)/集中器支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理，系統(tǒng)容量大。每個(gè)網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬(wàn)次各節(jié)點(diǎn)之間的通信(假設(shè)每次發(fā)送10Bytes，網(wǎng)絡(luò)占用率10%)。如果把網(wǎng)關(guān)安裝在現(xiàn)有移動(dòng)通信基站的位置，發(fā)射功率20dBm(100mW)，那么在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達(dá)10公里；

　　基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測(cè)距和定位。LoRa對(duì)距離的測(cè)量是基于信號(hào)的空中傳輸時(shí)間而非傳統(tǒng)的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication)，而定位則基于多點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))對(duì)一點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))的空中傳輸時(shí)間差的測(cè)量。其定位精度可達(dá)5m(假設(shè)10km的范圍)。

　　LoRa和NB-IoT相比功耗更低，成本更低，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)碎片化的應(yīng)用需求。而NB-IoT帶寬更大，更適合大網(wǎng)覆蓋，不過(guò)其只能部署在有長(zhǎng)期供電的場(chǎng)景下，而LoRa并不需要。這也意味著，未來(lái)NB-IoT做大網(wǎng)覆蓋，而LoRa在NB-IoT上做低功耗覆蓋來(lái)滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景需求。這也就是說(shuō)未來(lái)大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將發(fā)生在LoRa上，并通過(guò)NB-IoT傳輸數(shù)據(jù)。

　　NB-IoT和LoRa應(yīng)用場(chǎng)景適用性對(duì)比

　　智能電表

　　在智能電表領(lǐng)域相關(guān)的公司和部門需要高速率的數(shù)據(jù)傳輸、頻繁的通信和低延遲。由于電表是由電源供電的，所以并沒(méi)有超低功耗和長(zhǎng)電池使用壽命的需求。并且還需要對(duì)線網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以便發(fā)現(xiàn)隱患時(shí)及時(shí)處理。LoRaWAN的ClassC可以實(shí)現(xiàn)低延遲，但是對(duì)于高傳輸速率和頻繁通信的需求NB-IoT是更適合于智能電表的選擇。并且電表一般安裝在人口密集的地區(qū)的固定位置，所以對(duì)于運(yùn)營(yíng)商部網(wǎng)也較為容易。

　　智慧農(nóng)業(yè)

　　對(duì)農(nóng)業(yè)來(lái)說(shuō)，低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫濕度、二氧化碳、鹽堿度等傳感器的應(yīng)用對(duì)于農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量、減少水資源的消耗等有重要的意義，這些傳感器需要定期地上傳數(shù)據(jù)。LoRa十分適用于這樣的場(chǎng)景。而且很多偏遠(yuǎn)的農(nóng)場(chǎng)或者耕地并沒(méi)有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更不用說(shuō)4G/LTE了，所以NB-IoT并不如LoRa一樣適合于智慧農(nóng)業(yè)。

　　自動(dòng)化制造

　　工廠機(jī)器的運(yùn)行需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控，不僅可以保證生產(chǎn)效率而且通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控可以提高人工效率。在工廠的自動(dòng)化制造和生產(chǎn)中，有許多不同類型的傳感器和設(shè)備。一些場(chǎng)景需要頻繁的通信并且確保良好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，這時(shí)NB-IoT是較為合適的選擇。而一些場(chǎng)景需要低成本的傳感器配以低功耗和長(zhǎng)壽命的電池來(lái)追蹤設(shè)備、監(jiān)控狀態(tài)，這時(shí)LoRa便是合理的選擇。所以對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)制造的多樣性來(lái)說(shuō)，NB-IoT 和LoRa都有用武之地。

　　智能建筑

　　對(duì)于建筑的改造，加入溫濕度、安全、有害氣體、水流監(jiān)測(cè)等傳感器并且定時(shí)的將監(jiān)測(cè)的信息上傳，方便了管理者的監(jiān)管同時(shí)更方便了用戶。通常來(lái)說(shuō)這些傳感器的通信不需要特別頻繁或者保證特別好的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)便攜式的家庭式網(wǎng)關(guān)便可以滿足需要。所以該場(chǎng)景LoRa是比較合適的選擇。

　　零售終端(POS)

　　零售終端(POS)系統(tǒng)往往需要較頻繁和高質(zhì)量的通信，而且這些設(shè)備通常有專門供電的設(shè)備，所以對(duì)于較長(zhǎng)的電池使用壽命沒(méi)有要求。同時(shí)對(duì)于通信的時(shí)效性和低延遲要求較高。所以出于以上考慮NB-IoT比較適合于本應(yīng)用。

　　物流追蹤

　　追蹤或者定位市場(chǎng)的一個(gè)重要的需求就是終端的電池使用壽命。物流追蹤可以作為混合型部署的實(shí)際案例。物流企業(yè)可以根據(jù)定位的需要在需要場(chǎng)所部網(wǎng)，可以是倉(cāng)庫(kù)或者運(yùn)輸車輛上，這時(shí)便攜式的基站便派上了用場(chǎng)。LoRa可以提供這樣的部署方案，而對(duì)于NB-IoT來(lái)說(shuō)追蹤范圍過(guò)大基站的鋪設(shè)是很大的問(wèn)題。同時(shí)LoRa有一個(gè)特點(diǎn)，在高速移動(dòng)時(shí)通信相對(duì)于NB-IoT更穩(wěn)定。出于以上的考慮，LoRa更適合于物流追蹤。

　　結(jié)語(yǔ)

　　一項(xiàng)技術(shù)由紙面到商用離不開(kāi)一個(gè)強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)的支撐。長(zhǎng)期以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)各自為戰(zhàn)，從芯片到系統(tǒng)各方采用的規(guī)范不一，造成大規(guī)模部署的瓶頸。

　　如今，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、華為與高通等運(yùn)營(yíng)商的陸續(xù)部署逐漸構(gòu)建起了支撐NB-IOT技術(shù)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)，而Orange、軟銀、Senet和Comcast等各國(guó)主流運(yùn)營(yíng)商的紛紛運(yùn)用也使得LoRa技術(shù)行業(yè)的生態(tài)已初步成型。兩項(xiàng)技術(shù)均在持續(xù)擴(kuò)大中，使之擁抱萬(wàn)物互聯(lián)的條件慢慢開(kāi)始成熟。大量的供應(yīng)商與運(yùn)營(yíng)商也在不斷的展開(kāi)試點(diǎn)，相信日后NB-IoT與LoRa的互補(bǔ)發(fā)展將大大推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的革新與進(jìn)步。