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物联网NB-IoT与LoRa技术浅析

2017-08-30 17:42:19

 


物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork,低功耗广域网),即广域网通信技术。

 
  物联网的快速发展对无线通信技术提出了更高的要求,专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWAN也快速兴起。
 
  物联网应用需要考虑许多因素,例如节点成本,网络成本,电池寿命,数据传输速率(吞吐率),延迟,移动性,网络覆盖范围以及部署类型等。NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术和商业特性,也是最有发展前景的两个低功耗广域网通信技术。这两种LPWAN技术都有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少等特点,均适合低功耗物联网应用,都在积极扩建自己的生态系统。
 
  NB-IoT、LoRa简述
 
  NB-IOT(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术;LoRa(LongRange)是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成,应用数据可双向传输。
 
  NB-IoT、LoRa使用频段
 
  NB-IoT使用了授权频段,有三种部署方式:独立部署、保护带部署、带内部署。全球主流的频段是800MHz和900MHz。中国电信会把NB-IoT部署在800MHz频段上,而中国联通会选择900MHz,中国移动则可能会重耕现有900MHz频段。
 
  LoRa使用的是免授权ISM频段,但各国或地区的ISM频段使用情况是不同的。在中国市场,由中兴主导的中国LoRa应用联盟(CLAA)推荐使用了470-518MHz。而无线电计量仪表使用频段为470-510MHz。由于LoRa是工作在免授权频段的,无需申请即可进行网络建设,网络架构简单,运营成本也低。LoRa联盟正在全球大力推进标准化的Lo-RaWAN协议,使得符合LoRaWAN规范的设备可以互联互通。
 
  NB-IoT、LORA的通信距离
 
  NB-IoT通信距离:
 
  移动网络的信号覆盖范围取决于基站密度和链路预算。NB-IoT具有164dB的链路预算,GPRS的链路预算有144dB,LTE是142.7dB。与GPRS和LTE相比,NB-IoT链路预算有20dB的提升,开阔环境信号覆盖范围可以增加七倍。20dB相当于信号穿透建筑外壁发生的损失,NB-IoT室内环境的信号覆盖相对要好。一般地,NB-IoT的通信距离是15km。
 
  LoRa通信距离:
 
  LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算。一般来说,在城市中无线距离范围是1-2公里,在郊区无线距离最高可达20km。
 
  NB-IoT、LoRa成本对比
 
  LPWAN协议无论多强大都需要考虑其低成本,否则它们就不算可行的物联网解决方案。LoRa在这方面有优势。LoRaWAN模块的总体成本在8-10美元左右,约为NB-IoT等蜂窝LTE模块价格的一半。NB-IoT网络的复杂性越高,知识产权相关(授权频段方面)费用更高,提高了NB-IoT的总成本。NB-IoT升级到先进的4G/ LTE基站比LoRa通过工业网关或塔顶网关部署更昂贵。随着市场越来越成熟,LoRa技术的成本预计将进一步下降。
 
  NB-IoT和LoRa目前都还处于发展的起步阶段,需要各方投入和共同发展。当大规模部署成为可能的时候,NB-IoT和LoRa的模组成本也会进一步降低。就技术方案而言,在短时间内,NB-IoT和LoRa肯定会并行,各有优点、各有缺点,很难说谁压倒谁;但是,如果受到技术方案以外的因素影响,比如赢利模式的创新,与应用行业的紧密结合,借助行业的影响力,那么什么都有可能。在新一波的物联网发展的行情中,先把项目落地,才有赢得先人一步的机会。NB-IoT和LoRa不仅仅需要产品的创新,更需要项目应用的创新。
投稿邮箱:cio114@foxmail.com