物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，信息技術發展到今天，從當初人與人的通信需求已經轉向人與物以及物與物之間的互聯互通，最終實現萬物互聯。傳感器技術、嵌入式系統技術和通訊技術是物聯網的三個重要組成部分，而通訊技術是物聯網各單位之間進行信息傳輸和物流的物質基礎，今天我就來討論下LORA通訊技術和NB-IOT通訊技術。

LORA通訊技術

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，為用戶提供了一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統，進而擴展傳感網絡，目前，LORA主要在全球免費頻段運行，包括314、868、915MHz等。

LORA通信協議

基于LORA技術的網絡層協議主要是LORAWAN，定義了網絡通信協議和系統架構，LORAWAN的通信系統網絡是星狀網架構，主要分為三種：

1. 點對點通信，A點發起，B點接收

2. 星狀網輪詢，一點對多點的方式，一個中心點和N個節點，由節點出發，中心點接收然后確認接收完成，下一個節點繼續上傳，直到N個節點完成。

3. 星狀網并發，也是一個點對多點的通信，不同的是多個節點可以同時與中心點通訊，這就節約了節點的功耗，避免了個別節點的故障而引起網絡的癱瘓，網絡的穩定性得到了提高。

LORA的頻段

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。而無線電計量儀表使用頻段為470-510MHz。由于LORA是工作在免授權頻段的，無需申請即可進行網絡建設，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Lo-RaWAN協議，使得符合LoRaWAN規范的設備可以互聯互通。

LORA的應用

LORA無線技術使用全球免費頻段，基站或網關有很強的的穿透能力，在郊區連接傳感器的距離可以達到15~30KM，LORA使用異步協議，節點可以根據完成具體的任務而進行長短不一的休眠，輔以較低的數據速率，使得電池的壽命可到3~10年，覆蓋范圍廣、使用時間長，而且LORA的節點可以達到百萬級，這些顯著的特征使得LORA技術可以應用在要求低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用中，如智能交通，準確的提供車速、車距、車流量等交通數據；智能停車，通過對車位進行實時監測，實現信息透明，從而實現收費準確和減少人工費的目的；智慧橋梁，通過及時評估橋梁狀態，可減少事故發生概率；城市智能井蓋，通過監測井蓋位置，實現較少車輛事故、人員傷亡；智能農業，通過對溫度、濕度、風速等監測。把握生產狀況，提高產量；除此之外還可以在智能醫療、智能海洋、智能追蹤等方面。

NB-IOT通訊技術

NB-IOT是可與蜂窩網融合演進的低成本電信級高可靠性、高安全性廣域物聯網技術，NB-IOT構建于蜂窩網絡之上，消耗低下，只消耗約180KHz頻段，可以直接部署于GSM網絡、UMTS網絡和LTE網絡。

NB-IOT的優勢

1. 海量連接的能力，在同一基站的情況下，NB-IOT可以比現有無線技術提供50~100倍的接入數。一個扇區能夠支持10萬個連接，設備成本低，設備功耗低，網絡架構得到優化。

2. 覆蓋廣，在同樣的頻段下，NB-IOT比現有的網絡增益提升了20db，相當于提升了100倍的覆蓋面積

3. 低功耗，NB-IOT借助PSM和eDRX可實現超長待機，它的終端模塊待機時間可長達10之久

4. 成本低，NB-IOT和LORA不同，不需要重新建網，射頻和天線都是可以重復利用的，企業預期的模塊價格也不會超過5美元。

NB-IOT的關鍵技術

1. NB-IOT的部署方式

NB-IOT占用180KHz的帶寬，在考慮兩邊的保護帶，共計200KHz，支持三種部署場景，分別是獨立部署，GSM的通信帶寬是200KHz，正好給NB-IOT帶寬騰出了空間，兩邊還有10KHz的保護間隔，還與LTE中的頻帶不重疊，因此適用于GSM頻段的重耕。

2. NB-IOT物理層特征

NB-IOT的物理信道很大程度上是基于LTE的，NB-IOT的下行采用正交頻多分址技術，載波帶寬是180KHz，這確保了下行與LTE的相容性。對于下行鏈路，NB-IOT設計了三種物理信道，包括窄帶物理廣播信道、窄帶參考信道、主同步信號和輔同步信道。通過縮短下行物理信道類型，既滿足了下行傳輸帶寬的特點也增強了覆蓋面積的要求。

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，LTE是142.7dB。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。

NB-IoT、LORA成本對比

LPWAN協議無論多強大都需要考慮其低成本，否則它們就不算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。

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