物联网中无线通信技术

zhaipp

物联网中无线通信技术
原文链接：https://blog.csdn.net/WSN_IPv6/article/details/81983878
物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-powerWide-AreaNetwork，低功耗广域网），即广域网通信技术。
物联网的快速发展对无线通信技术提出了更高的要求，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWAN也快速兴起。
而目前LPWAN主要可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa技术；另一类是工作于授权频谱下的NB-IoT。
LoRa模块是指基于Semtech企业 SX127X系列芯片研发的一款工业级射频无线产品，相比传统的窄带调制技术，LoRa模块采用了扩频调制技术在抑制同频干扰的性能方面具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。
NB-IoT指窄带物联网（Narrow Band-Internet of Things）技术，是工作在授权频段的技术，核心是面向低端物联网终端（低耗流），适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域，对长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用具有较大优势。
而就技术方案而言，LoRa和NB-IOT有共同点，也各有特点及缺点：
LoRa优势：
相比于NB-IoT ，LoRa基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电；
LoRa信号的波长较长决定了它的穿透力与避障能力；
的改善了接收的灵敏度，超过-148dBm的接收灵敏度使其可视通信距离可达15公里；
降低了功耗，其接收电流仅14mA，待机电流为1.7mA，这延迟了电池的使用寿命；
基于终端和集中器/网关的系统可以支撑测距和定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI，其定位精度可达5m（假设10km的范围）。
NB-IOT特点：
广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍；
具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支撑10万个连接，支撑低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；
更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；（如果终端每天发送一次200Byte报文，5瓦时电池寿命可达12.8年）
更低的模块成本，企业预期的单个接连模块5美金左右。
LoRa与NB-IOT应用场景适应性对比：
1. 智能三表
在智能三表领域相关的企业和部门需要低速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于三表是目前逐渐由电池供电的，所以对超低功耗和长电池使用寿命需求比较重视。并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟，且对于低传输速率和频繁通信的需求，专网十分必要。
2. 智慧农业
对农业来说，低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义，这些传感器需要定期地上传数据。LoRa十分适用于这样的场景。而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络，更不用说4G/LTE了，所以NB-IoT并不如LoRa一样适合于智慧农业。
3. 自动化制造
工厂机器的运行需要实时的监控，不仅可以保证生产效率而且通过远程监控可以提高人工效率。在工厂的自动化制造和生产中，有许多不同类型的传感器和设备。一些场景需要频繁的通信并且确保良好的服务质量，这时NB-IoT是较为合适的选择。而一些场景需要低成本的传感器配以低功耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态，这时LoRa便是合理的选择。所以对于自动化生产制造的多样性来说，NB-IoT 和LoRa都有用武之地。
4. 智能建筑
对于建筑的改造，加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传，方便了管理者的监管同时更方便了用户。通常来说这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量，同时便携式的家庭式网关便可以满足需要。所以该场景LoRa是比较合适的选择。
5. 物流追踪
追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在需要场所部网，可以是仓库或者运输车辆上，这时便携式的基站便派上了用场。LoRa可以提供这样的部署方案，而对于NB-IoT来说追踪范围过大基站的铺设是很大的问题。同时LoRa有一个特点，在高速移动时通信相对于NB-IoT更稳定。出于以上的考虑，LoRa更适合于物流追踪。
LoRa与NB-IOT都还处在发展的起步阶段，需要各方的投入和共同的发展。当大规模部署成为现实的时候，LoRa与NB-IOT模组自然会进一步降低。在新一波的物联网发展的行情中，只有先把项目落地，才能赢得先人一步的机会。

文章最后发布于: 2019-11-12 09:16