物聯(lián)網無線開發(fā)兩種技術對比

來源：ST社區(qū)

物聯(lián)網，物物相連，無線技術的迅速發(fā)展為物體之間的信息互通提供了技術支撐，在物聯(lián)網的普及過程中，無線技術將扮演著越來越重要的角色。本文通過常見的兩種LPWAN無線通訊技術(NB-IoT/LoRa)對比，探討物聯(lián)網大勢下的無線技術各自的特點和應用場景。

NB-IoT

NB-IOT全稱為Narrow Band-Internet of Things，窄帶物聯(lián)網，NB-IOT屬于物聯(lián)網范疇的一種技術。是由華為主導，并已成為3GPP標準的LPWA技術。NB-IOT基于現(xiàn)有蜂窩網絡的技術，可以通過升級現(xiàn)網來快速支持行業(yè)市場需求，成為GUL網絡上的第四種模式。同時，NB-IOT還具有覆蓋廣(能覆蓋到地下)、電池壽命長(超過十年)、成本低(每個模塊不足5美元)、容量大(單個小區(qū)能支持10萬連接)四大能力。

技術優(yōu)勢

NB-IoT具備四大特點:

一是廣覆蓋，將提供改進的室內覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網絡增益20dB，相當于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力;

二是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、超低的設備成本、低設備功耗和優(yōu)化的網絡架構;

三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年;

四是更低的模塊成本，企業(yè)預期的單個接連模塊不超過5美元。

NB-IOT聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯(lián)網(IOT)市場，是一種可在全球范圍內廣泛應用的新興技術。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優(yōu)等特點。NB-IOT使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現(xiàn)有網絡共存。

應用場景

NB-IOT最常應用于智能水表、智能停車、寵物智能跟蹤三大典型應用場景，在NB-IOT的后期規(guī)劃中，還會涉及到智能自行車、智能煙霧檢測器、智能垃圾桶、智能路、智能售貨機等方面。

面臨的挑戰(zhàn)

第一，互操作和一致性問題。2015年，NB-IoT的主要成員，包括沃達豐、愛立信、Telefonica和GSMA開展了面向NB-IoT設備的簡單的互操作和一致性認證試驗。沃達豐還在英國紐伯里建立了專用NB-IoT實驗室，2016年下半年在德國杜塞爾多夫繼續(xù)開放進一步的實驗室研究。

第二，部署和長期支持。NB-IoT部署的最大問題是時間和成本，85%的企業(yè)基站可支持NB-IoT，只需進行軟件的升級，但對基站陳舊的網絡運營商，則需對硬件進行升級。這將導致NB-IoT網絡建設的成本增加和時間消耗。另一個問題是全球M2M漫游。理論上，運營商需支持三種標準，分別是:CAT-M，EC-GSM，NB-IoT，以及GPRS。

第三，應用和商業(yè)模式。為了建立NB-IoT應用和商業(yè)模式，移動通信行業(yè)需要盡快建立合作伙伴生態(tài)圈。例如:德國電信已在柏林和波蘭的克拉科夫建立了NB-IoT原型樞紐，這些樞紐被納入孵化器中，為開發(fā)者提供快速學習的環(huán)境，激勵新的商業(yè)模式思考、縮短產品市場化的時間。

第四，與LPWAN(低功耗廣域物聯(lián)網)技術的競爭。LoRa和Sigfox已被證明是重要的發(fā)展技術，其中，Sigfox已在24個國家投入使用，LoRa繼續(xù)在一些國家、專網和社區(qū)網建設中使用。由于NB-IoT在近期內不會大規(guī)模部署，其它技術競爭者仍有機會確定自己的市場定位。

目前，NB-IoT的市場普及在各國間存在差異。在許多國家，潛在的運營商可能面臨來自非移動LPWAN網的強有力競爭。例如，在荷蘭，KPN已建立了國家LoRa網，在這種情況下，它可能不太會采用NB-IoT。

第五，確定正確的市場進入戰(zhàn)略。LPWAN的應用具有在非常規(guī)的間隔中發(fā)送小數(shù)據有效載荷的特性。潛在的用戶可能需要更多低價值的服務。在這種情況下，NB-IoT運營商需要開發(fā)相應的戰(zhàn)略，應對這樣的市場需求。主要策略包括:建立市場與品牌間的平衡;擴大市場占有率，不僅限于傳統(tǒng)的M2M業(yè)務;在低端市場避免成本價格戰(zhàn)，側重于可控制價格溢價的應用;探索新商業(yè)模式以創(chuàng)造價值，加強垂直行業(yè)合作。

第六，定價計劃的設計，主要是物聯(lián)網數(shù)據計劃。目前，運營商仍在嘗試中。例如:韓國電信最近推出覆蓋全國的LoRa網，推出6種數(shù)據計劃，每一計劃對應于使用不同頻段的數(shù)據應用。它的定價模式是:LoRa的數(shù)據計劃價格只相當于基于LTE的物聯(lián)網業(yè)務的十分之一。在擁有LoRa或Sigfox業(yè)務的國家，NB-IoT的資費不得不保持合理的競爭區(qū)間。而在英國，由于沒有國家LPWAN網絡，NB-IoT運營商在設計定價結構時，會有更多回旋余地。

此外，低速數(shù)據傳輸、隱私和安全、IT系統(tǒng)的轉換時間等問題，都將限制其發(fā)展。

LoRa

LoRa是LPWAN通信技術中的一種，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。這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進而擴展傳感網絡。

LoRa網絡構成

目前，LoRa主要在全球免費頻段運行，包括433、868、915 MHz等。LoRa技術具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、多節(jié)點、低成本的特性。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(shù)據可雙向傳輸。

技術優(yōu)勢

按需部署:LoRa可以根據應用需要，規(guī)劃和部署網絡、根據現(xiàn)場環(huán)境針對性放置基站/網關、更容易做到無縫覆蓋，而改善覆蓋質量還可以降低功耗，提高系統(tǒng)容量、個人，企業(yè)或機構可部署，并且可以滿足安全需求，數(shù)據也可私有。

輕量級:相比于其他的LPWAN技術協(xié)議，LoRa的系統(tǒng)復雜度更低，硬件實現(xiàn)簡單，對資源要求較低，輕量級的LoRaWAN協(xié)議，軟件實現(xiàn)簡單，部署實施簡單。

低成本:LoRaWAN模塊量產，價格已經在USD5以下，并逐漸接近2G模塊價格，室外型基站已低至USD500左右，室內型USD100，從國外運營商來看，LoRa月租可達eMTC月租的1/5~1/10甚至更低。

應用場景

LoRa技術非常適用于要求功耗低、距離遠、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網應用，如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等等應用和領域。

面臨的挑戰(zhàn)

城市級網絡覆蓋:LoRa沒有運營商的支出，布網方面先天弱勢。

頻譜資源:LoRa采用免費頻段，可能存在干擾問題，盡管LoRa本身抗干擾能力強，LoRaWAN協(xié)議本身也有規(guī)避干擾的措施。但物理干擾難于完全避免。

應對措施:去碎片化，建設統(tǒng)一的廣域網網，絡共建，資源共享。同時需要做到更輕量級,更低成本，LoRaWAN模塊的成本需要向2G模塊的成本看齊，甚至向WiFi模塊靠近。

總結:兩種技術都有特點和優(yōu)勢，滿足不同的訴求和市場，LPWAN技術將百花齊放，共生共存。

目前，全球兩大主流物聯(lián)網網絡NB-IoT與LoRa在中國迅猛發(fā)展，有關部門統(tǒng)計一千多款物聯(lián)網應用產品已落地中國各省。據悉，70%的企業(yè)積極尋求成熟、可靠且快速落地的物聯(lián)網產品，多數(shù)企業(yè)向福州市協(xié)成智慧科技有限公司采購NB-IoT和LoRa物聯(lián)網解決方案，采購包括LoRa網關、煙感、水監(jiān)測、紅外探測、定位、排插等數(shù)十款物聯(lián)網產品，另外代開發(fā)NB-IoT和LoRa物聯(lián)網產品，以便快速圈地開展物聯(lián)網業(yè)務，躋身全國各地市物聯(lián)網龍頭?！笆澜缥锫?lián)網發(fā)展看中國”形勢正逐漸形成。

審核編輯 黃昊宇