物聯網通信技術NB-IoT與LoRa技術分析

1、NB-IOT與LoRa技術分析

物聯網的快速發展對無線通信技術提出了更高的要求，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計的LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網)也快速興起。物聯網應用需要考慮許多因素，例如節點成本，網絡成本，電池壽命，數據傳輸速率(吞吐率)，延遲，移動性，網絡覆蓋范圍以及部署類型等。可以說沒有一種技術可以滿足IoT所有的需求。NB-IoT和LoRa兩種技術具有不同的技術和商業特性，也是最有發展前景的兩個低功耗廣域網通信技術。這兩種LPWAN技術都有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少等特點，都適合低功耗物聯網應用，都在積極擴建自己的生態系統。

2、物聯網通信技術

物聯網的無線通信技術很多，主要分為兩類：一類是Zigbee、WiFi、藍牙、Z-wave等短距離通信技術;另一類是LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網)，即廣域網通信技術。LPWA又可分為兩類：一類是工作于未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術;另一類是工作于授權頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術，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頻技術的超遠距離無線傳輸方案。LoRa網絡主要由終端(可內置LoRa模塊)、網關(或稱基站)、Server和云四部分組成，應用數據可雙向傳輸。

NB-IOT(Narrow Band Internet of Things， NB-IoT，又稱窄帶物聯網)，是由3GPP標準化組織定義的一種技術標準，是一種專為物聯網設計的窄帶射頻技術。

4、NB-IoT、LoRa使用頻段

NB-IoT使用了授權頻段，有三種部署方式：獨立部署、保護帶部署、帶內部署。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，而中國聯通會選擇900MHz來部署NB-IoT，中國移動則可能會重耕現有900MHz頻段。

LoRa使用的是免授權ISM頻段，但各國或地區的ISM頻段使用情況是不同的。在中國市場，由中興主導的中國LoRa應用聯盟(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是工作在免授權頻段的，無需申請即可進行網絡的建設，網絡架構簡單，運營成本也低。LoRa聯盟正在全球大力推進標準化的LoRaWAN協議，使得符合LoRaWAN規范的設備可以互聯互通。

5、NB-IoT通信距離

移動網絡的信號覆蓋范圍取決于基站密度和鏈路預算。NB-IoT具有164dB的鏈路預算，GPRS的鏈路預算有144dB(TR 45.820)，LTE是142.7dB(TR 36.888)。與GPRS和LTE相比，NB-IoT鏈路預算有20dB的提升，開闊環境信號覆蓋范圍可以增加七倍。20dB相當于信號穿透建筑外壁發生的損失，NB-IoT室內環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以其獨有的專利技術提供了最大168dB的鏈路預算和+20dBm的功率輸出。一般地，在城市中無線距離范圍是1~2公里，在郊區無線距離最高可達20km。

7、NB-IoT、LoRa成本對比

LPWAN協議無論多強大都需要考慮其低成本，否則它們不能是可行的物聯網解決方案。LoRa在這方面有優勢。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 網絡的復雜性越高，知識產權相關(授權頻段方面)費用更高，提高了 NB-IoT 的總成本。NB-IoT 升級到先進的 4G / LTE 基站比 LoRa 通過工業網關或塔頂網關部署更昂貴。隨著市場越來越成熟，LoRa技術的成本預計將進一步下降。

NB-IoT和LoRa目前都還處于發展的起步階段，需要各方的投入和共同的發展。當大規模部署成為一種現實可能的時候，NB-IoT和LoRa模組成本自然也會進一步降低。就技術方案而言，在短時間內，NB-IoT和LoRa肯定會并行，有共同點、各有優點、各有缺點，很難說誰壓倒誰，但是，如果受到技術方案以外的因素影響，比如贏利模式的創新，與應用行業的緊密結合，借助行業的影響力，那么什么都有可能。在這新一波的物聯網發展的行情中，先把項目落地，才有贏得先人一步的機會。NB-IoT和LoRa不僅僅需要產品的創新，更需要項目應用的創新。