物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT與LoRa技術(shù)淺析

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作者:李剛

2017-08-30 10:05:18

摘自:山西日報

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

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-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。

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。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),均適合低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,都在積極擴(kuò)建自己的生態(tài)系統(tǒng)。

NB-IoT、LoRa簡述

NB-IOT(NarrowBandInternetofThings,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);LoRa(LongRange)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、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,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。而無線電計量儀表使用頻段為470-510MHz。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)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Lo-RaWAN協(xié)議,使得符合LoRaWAN規(guī)范的設(shè)備可以互聯(lián)互通。

NB-IoT、LORA的通信距離

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,LTE是142.7dB。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。

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。一般來說,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。

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,否則它們就不算可行的物聯(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,需要各方投入和共同發(fā)展。當(dāng)大規(guī)模部署成為可能的時候,NB-IoT和LoRa的模組成本也會進(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,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。

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