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LoRa與NB-IoT是最有發展前景的兩個低功耗廣域網路通信技術。不過兩者之間到底有什麼區別和不同?誰又將更勝一籌佔領LPWAN制高點?
物聯網的快速發展對無線通訊技術提出了更高的要求,專為低頻寬、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,低功耗廣域網路)也快速興起。NB-IoT與LoRa是其中的典型代表,也是最有發展前景的兩個低功耗廣域網路通信技術。
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。可是,
這兩者之間到底有什麼區別和不同?
有什麼重疊或不同的應用範圍?
兩者之間是你死我活的互相替代關係
還是你有我無的互補關係?
LoRa:易於建設和部署的低功耗廣域物聯技術
LoRa的誕生比NB-IoT要早些,2013年8月,Semtech公司向業界發佈了一種新型的基於1GHz以下的超長距低功耗資料傳輸技術(Long Range,簡稱LoRa)的晶片。其接受靈敏度達到了驚人的-148dbm,與業界其他先進水準的sub-GHz晶片相比,最高的接收靈敏度改善了20db以上,這確保了網路連接可靠性。
它使用線性調頻擴頻調製技術,即保持了像FSK(頻移鍵控)調製相同的低功耗特性,又明顯地增加了通信距離,同時提高了網路效率並消除了干擾,即不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發送也不會相互干擾,因此在此基礎上研發的集中器/閘道 (Concentrator/Gateway)能夠並行接收並處理多個節點的資料,大大擴展了系統容量。
線性擴頻已在軍事和空間通信領域使用了數十年,因為其可以實現長通信距離和干擾的魯棒性,而LoRa是第一個用於商業用途的低成本實現。隨著LoRa的引入,嵌入式無線通訊領域的局面發生了徹底的改變。這一技術改變了以往關於傳輸距離與功耗的折衷考慮方式,提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量、低成本的通訊系統。
LoRa主要在全球免費頻段運行(即非授權頻段),包括433、868、915 MHz等。LoRa網路主要由終端(內置LoRa模組)、閘道(或稱基站)、伺服器和雲四部分組成,應用資料可雙向傳輸。如圖示所示。

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圖:LoRa網路架構 LoRa的優勢主要體現在以下幾個方面:
1---大大的改善了接收的靈敏度,降低了功耗
高達157db的鏈路預算使其通信距離可達15公里(與環境有關)。其接收電流僅10mA,睡眠電流200nA,這大大延遲了電池的使用壽命。
2---基於該技術的閘道/集中器支援多通道多資料速率的並行處理,系統容量大。
如圖2所示,閘道是節點與IP網路之間的橋樑(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個閘道每天可以處理500萬次各節點之間的通信(假設每次發送10Bytes,網路佔用率10%)。如果把閘道安裝在現有移動通信基站的位置,發射功率20dBm(100mW),那麼在建築密集的城市環境可以覆蓋2公里左右,而在密度較低的郊區,覆蓋範圍可達10公里。
3---基於終端和集中器/閘道的系統可以支援測距和定位。
LoRa對距離的測量是基於信號的空中傳輸時間而非傳統的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication),而定位則基於多點(閘道)對一點(節點)的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m(假設10km的範圍)。
這些關鍵特徵使得 LoRa技術非常適用於要求功耗低、距離遠、大量連接以及定位跟蹤等的物聯網應用,如智慧抄表、智慧停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農業、智慧工業、智慧城市、智慧社區等等應用和領域。
應用:國外如火如荼,國內略顯冷清
一種通訊技術要實現大規模商業化,除技術本身要有特定的優勢外,還需要背後陣營強力支援,其中產業聯盟就是一股強大的推動力量,LoRa也不例外。
2015年3月LoRa聯盟宣佈成立,這是一個開放的、非盈利性組織,其目的在於將LoRa推向全球,實現LoRa技術的商用。該聯盟由Semtech牽頭,發起成員還有法國Actility,中國AUGTEK和荷蘭皇家電信KPN等企業,到目前為止,聯盟成員數量達330多家,其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級廠商。
LoRa的產業鏈中(包括終端硬體產商、晶片產商、模組閘道產商、軟體廠商、系統集成商、網路運營商)的每一環均有大量的企業,構成了LoRa的完整生態系統,促使了LoRa的快速發展與生態繁盛。
目前LoRa網路已經在世界多地進行試點或部署。據LoRa聯盟年初的資料是有9個國家開始建網,56個國家開始進行試點;截至目前最新公佈的資料,已經有17個國家公開宣佈建網計畫,120多個城市地區有正在運行的LoRa網路,如美國、法國、德國、澳大利亞、印度等等國家,荷蘭、瑞士、韓國等更是部署或計畫部署覆蓋全國的LoRa網路。
疑問:後起之秀NB-IoT將導致LoRa消亡?
隨著今年6月份NB-IoT的標準凍結,近來備受矚目的NB-IoT的規模化商用的基礎終於落實。普遍認為2017年將是NB-IoT網路商用的元年。
作為華為和眾多運營商力推的低功耗廣域網路技術,NB-IoT一經推出就受到了業內的廣泛關注,LoRa和NB-IoT之爭的話題不曾間斷。Nb-iot聯盟成員之一的沃達豐,其某位高管甚至公開表示了“NB-IoT將導致LoRa消亡”的觀點。 面對這樣一個有強勁後臺的後起之秀,LoRa真的會被其取代嗎?
劉文上認為,從技術上看,兩者之間其實並沒有太大的優劣式之分,從應用範圍上來看,兩者其實很多都是一樣的。區別在於,NB-IOT採用的是運營商統一部署覆蓋全國的網路進行收費運營的方式,而LoRa可以讓企業搭建屬於自己的網路實現業務運營。雖然NB-IoT受到了運營商的強力支持,不過並不代表LoRa就會被輕易取代。
“LoRa相對NB-IoT的好處是已經有成熟的商用,而NB-IoT才剛剛開始。LoRa和NB-IoT的應用可能會有很多重疊,不過NB-IoT是由運營商來主導,要用到運營商的網路,因此資料是先上到運營商那裡,許多企業或許不願意把自己的資料給到別人,所以這些企業寧願部署自己的私有物聯網路,這時候用LoRa就很合適。”劉文上說道。
上海雍敏資訊科技股份有限公司董事長張敏也有同樣的觀點,該公司目前也在為協力廠商開發LoRa方案。他認為,其實LoRa和NB-IoT兩個都是目前最有發展前景的遠距離通信技術,並且他們在技術上來說並不是說哪個更好,哪個差些,
最終誰發展得好,主要看背後的陣營的推動力量以及國家的政策。
“兩者的應用範圍其實也沒有太大區別,都是智慧電錶、水錶抄表、智慧農業等低資料量的採集。說到智慧電、水錶的抄表,如果採用NB-IoT,需要用到電信運營商的基站,但是水電氣的運營商(電力公司、水務公司)不會把資料通過電信運營商繞一圈在收回來,他們完全可以自己搭建網路,因為其中涉及到很多利益分配問題。”張敏說道,所以最終哪類技術會更勝一籌或佔據大部分應用目前還不好判斷。