物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)NB-IoT與LoRa技術(shù)分析

1、NB-IOT與LoRa技術(shù)分析

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)用需要考慮許多因素，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、功耗少等特點(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)。

2、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、藍(lán)牙、Z-wave等短距離通信技術(shù);另一類是LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng))，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。

3、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。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， NB-IoT，又稱窄帶物聯(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)計的窄帶射頻技術(shù)。

4、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、帶內(nèi)部署。全球主流的頻段是800MHz和900MHz。中國電信會把NB-IoT部署在800MHz頻段上，而中國聯(lián)通會選擇900MHz來部署NB-IoT，中國移動則可能會重耕現(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這個頻段是無線電計量儀表使用頻段。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。

5、NB-IoT通信距離

移動網(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。一般地，NB-IoT的通信距離是15km。

6、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。一般地，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。

7、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 模塊價格的一半。NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性越高，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)計將進(jìn)一步下降。

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)實可能的時候，NB-IoT和LoRa模組成本自然也會進(jìn)一步降低。就技術(shù)方案而言，在短時間內(nèi)，NB-IoT和LoRa肯定會并行，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，先把項目落地，才有贏得先人一步的機(jī)會。NB-IoT和LoRa不僅僅需要產(chǎn)品的創(chuàng)新，更需要項目應(yīng)用的創(chuàng)新。