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NB-IoT和LoRa互為補充長期共存

　　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，對長距離、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。

　　LoRa是指由升特公司(Semtech)發(fā)布的一種專用于無線電調(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，同時提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾，即不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發(fā)送也不會相互干擾，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節(jié)點的數(shù)據(jù)，大大擴展了系統(tǒng)容量。

　　NB-IoT與LoRa的技術(shù)特點比較

　　NB-IoT具備四大特點：

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

　　具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、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終端模塊的待機時間可長達10年；(如果終端每天發(fā)送一次200byte報文，5瓦時電池壽命可達12.8年)

　　更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個接連模塊不超過5美元。

　　LoRa的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　大大的改善了接收的靈敏度，降低了功耗。高達157db的鏈路預(yù)算使其通信距離可達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。每個網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬次各節(jié)點之間的通信(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10公里；

　　基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測距和定位。LoRa對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間而非傳統(tǒng)的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication)，而定位則基于多點(網(wǎng)關(guān))對一點(節(jié)點)的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達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，不過其只能部署在有長期供電的場景下，而LoRa并不需要。這也意味著，未來NB-IoT做大網(wǎng)覆蓋，而LoRa在NB-IoT上做低功耗覆蓋來滿足各種應(yīng)用場景需求。這也就是說未來大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將發(fā)生在LoRa上，并通過NB-IoT傳輸數(shù)據(jù)。

　　NB-IoT和LoRa應(yīng)用場景適用性對比

　　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，所以并沒有超低功耗和長電池使用壽命的需求。并且還需要對線網(wǎng)進行實時監(jiān)控以便發(fā)現(xiàn)隱患時及時處理。LoRaWAN的ClassC可以實現(xiàn)低延遲，但是對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，所以對于運營商部網(wǎng)也較為容易。

　　智慧農(nóng)業(yè)

　　對農(nóng)業(yè)來說，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景。而且很多偏遠的農(nóng)場或者耕地并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更不用說4G/LTE了，所以NB-IoT并不如LoRa一樣適合于智慧農(nóng)業(yè)。

　　自動化制造

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

　　智能建筑

　　對于建筑的改造，加入溫濕度、安全、有害氣體、水流監(jiān)測等傳感器并且定時的將監(jiān)測的信息上傳，方便了管理者的監(jiān)管同時更方便了用戶。通常來說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，同時便攜式的家庭式網(wǎng)關(guān)便可以滿足需要。所以該場景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，所以對于較長的電池使用壽命沒有要求。同時對于通信的時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

　　追蹤或者定位市場的一個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際案例。物流企業(yè)可以根據(jù)定位的需要在需要場所部網(wǎng)，可以是倉庫或者運輸車輛上，這時便攜式的基站便派上了用場。LoRa可以提供這樣的部署方案，而對于NB-IoT來說追蹤范圍過大基站的鋪設(shè)是很大的問題。同時LoRa有一個特點，在高速移動時通信相對于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

　　一項技術(shù)由紙面到商用離不開一個強大生態(tài)系統(tǒng)的支撐。長期以來，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，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、華為與高通等運營商的陸續(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等各國主流運營商的紛紛運用也使得LoRa技術(shù)行業(yè)的生態(tài)已初步成型。兩項技術(shù)均在持續(xù)擴大中，使之擁抱萬物互聯(lián)的條件慢慢開始成熟。大量的供應(yīng)商與運營商也在不斷的展開試點，相信日后NB-IoT與LoRa的互補發(fā)展將大大推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的革新與進步。