本文導(dǎo)讀

物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)很多，主要分為兩類：

• ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙、Z-wave等短距離通信技術(shù)；

• LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork，低功耗廣域網(wǎng))，即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。

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也快速興起。

圖1 LPWAN行業(yè)應(yīng)用

而目前LPWAN主要可分為兩類：

• 工作于未授權(quán)頻譜的LoRa技術(shù)；

• 工作于授權(quán)頻譜下的NB-IoT。

圖2 頻段授權(quán)分布

LoRa模塊是指基于Semtech公司SX127X系列芯片研發(fā)的一款工業(yè)級射頻無線產(chǎn)品。相比傳統(tǒng)的窄帶調(diào)制技術(shù)，LoRa模塊采用了擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，在抑制同頻干擾的性能方面具有明顯優(yōu)勢，解決了傳統(tǒng)設(shè)計方案無法同時兼顧距離、抗擾和功耗的問題。

NB-IoT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，在長距離、低速率、低功耗、多終端的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面具有較大優(yōu)勢。

而就技術(shù)方案而言，LoRa和NB-IoT各有優(yōu)勢。

LoRa優(yōu)勢：

• 相比于NB-IoT，LoRa基于Sub-GHz的頻段使其更易以較低功耗遠(yuǎn)距離通信，可以使用電池供電或者其他能量收集的方式供電；

• LoRa信號的波長較長決定了它的穿透力與避障能力；

• 大大的改善了接收的靈敏度，超過-148dBm的接收靈敏度使其可視通信距離可達(dá)15公里；

• 降低了功耗，其接收電流僅14mA，待機(jī)電流為1.7mA，這大大延遲了電池的使用壽命；

• 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，其定位精度可達(dá)5m(假設(shè)10km的范圍)。

NB-IOT優(yōu)勢：

• 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(jī)時間可長達(dá)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(dá)12.8年)

• 更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個接連模塊5美元左右。

表1 LoRa與NB-IoT參數(shù)對比表

LoRa與NB-IoT應(yīng)用場景適應(yīng)性對比。

一、智能三表

在智能三表領(lǐng)域相關(guān)的公司和部門需要低速率的數(shù)據(jù)傳輸、頻繁的通信和低延遲。由于三表是目前逐漸由電池供電的，所以對超低功耗和長電池使用壽命需求比較重視。

并且還需要對線網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控以便發(fā)現(xiàn)隱患時及時處理。LoRaWAN的ClassC可以實(shí)現(xiàn)低延遲，且對于低傳輸速率和頻繁通信的需求，專網(wǎng)十分必要。

二、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(yuǎn)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)。

三、自動化制造

工廠機(jī)器的運(yùn)行需要實(shí)時的監(jiān)控，不僅可以保證生產(chǎn)效率而且通過遠(yuǎn)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，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。

四、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。

五、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(shí)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(yùn)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(diǎn)，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。

LoRa與NB-IoT都還處在發(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)模部署成為現(xiàn)實(shí)的時候，LoRa與NB-IoT模組自然會進(jìn)一步降低。在新一波的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的行情中，只有先把項目落地，才能贏得先人一步的機(jī)會。

致遠(yuǎn)電子致力構(gòu)建感知控制、互聯(lián)互通、ZWS IoT云平臺和服務(wù)模式生態(tài)系統(tǒng)，無線技術(shù)方案基本涵蓋所有主流無線技術(shù)。

除了具有穩(wěn)定高性能的射頻模組，致遠(yuǎn)電子針對客戶不同應(yīng)用和需求，推出了支持二次開發(fā)的核心模塊。例如LoRa自組網(wǎng)模塊，重點(diǎn)突破了LoRa協(xié)議開發(fā)難的問題。

另外，提前預(yù)告，致遠(yuǎn)電子NB-IoT模塊將于下周震撼上市！