2.4 物联广域网技术
低功耗广域网络(LPWAN)在物联网发展中占据重要位置,满足了物联网传输距离远、节点功耗低、网络结构简单和运行维护成本低的组网需求。当前主要的两种低功耗广域网络技术是窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)和长距离无线发送(Long Range Radio,LoRa)技术。
2.4.1 NB-IoT技术
2.4.1.1 NB-IoT概述
NB-IoT是Narrow band Internet of Thing的简称,是一种3GPP标准定义的LPWA(低功耗广域网)解决方案。NB-IoT构建于蜂窝网络,可以带内、保护带或独立载波等三种部署方式,实现与现有GSM网络、UMTS网络或LTE网络的共存,在降低部署成本同时,实现系统平滑升级。
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点,是万物互联网络的一个重要分支,特别适合于无须移动性、小数据量、对时延不敏感等诸如部署在建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器等众多物联网设备,用于收集数据发送频次低、数据速率低的信息。
2.4.1.2 NB-IoT特点
相比于传统2G/3G/4G网络,NB-IoT主要有以下四大特点。
1. 广覆盖
NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用也同样适用。以井盖监测为例,过去GPRS的方式需要伸出一根天线,车辆来往极易损坏,而NB-IoT只要部署得当,就可以很好地解决这一难题。
2. 强连接
在同一基站的情况下,NB-IoT可以提供比现有无线技术高50~100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。举例来说,受限于带宽,运营商给家庭中每个路由器仅开放8~16个接入口,而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板计算机,未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。
3. 低功耗
低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备,它们不可能和智能手机一样一天一充电,长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用。NB-IoT终端如每天发送一次200B报文,AA电池待机时间10年,单次的速传时间缩短了,终端99%的时间都工作在节能模式(PSM)。不同于手机节能模式,NB-IoT终端处于深度睡眠,睡眠时间比较长,终端监听网络频度极低,一般来说,99%时间的功耗只有15μW。这使得NB-IoT设备功耗可以做到非常小,设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。
4. 低成本
NB-IoT无须重新建网,射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例,900MHz里面有一个比较宽的频带,只需要清出来一部分2GHz的频段,就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。180kHz窄带,降低了芯片复杂度、简化了协议栈(500B)、减少了片内Flash/RAM,且低采样率单天线、半双工、射频等同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势,预期单个模块成本不会超过5美元。
2.4.1.3 NB-IoT网络架构
NB-IoT端到端系统架构如图2.12所示。
图2.12 NB-IoT端到端系统架构
NB-IoT网络结构主要包括以下部分。
(1)终端。UE(User Equipment)通过空口连接到基站(evolved Node B,eNodeB)。
(2)无线网侧。包括两种组网方式:一种是整体式无线接入网(Singel RAN),其中包括2G/3G/4G以及NB-IoT无线网;另一种是NB-IoT新建。主要承担空口接入处理、小区管理等相关功能,并通过S1-lite接口与IoT核心网进行连接,将非接入层数据转发给高层网元处理。
(3)核心网。EPC(Evolved Packet Core),承担与终端非接入层交互的功能,并将IoT业务相关数据转发到IoT平台进行处理。
(4)平台。汇聚从各种接入网得到的IoT数据,并根据不同类型转发至相应的业务应用器进行处理。目前以电信平台为主。
(5)应用服务器。以电信平台为例,应用server通过http/https协议和平台通信,通过调用平台的开放API来控制设备,平台把设备上报的数据推送给应用服务器。平台支持对设备数据进行协议解析,转换成标准的json格式数据。
图2.13给出了NB-IoT核心网架构框图。
NB-IoT核心网框图主要包括以下部分。
(1)MME(Mobility Management Entity)。移动性管理实体(一个信令实体),接入网络的关键控制节点。负责空闲模式UE的跟踪与寻呼控制。通过与HSS(Home Subscribe Server,归属用户服务器)的信息交流,完成用户验证功能。
(2)SCEF(Service Cability Exposure Function)。服务能力开放单元,为新增网元,支持对于新的PDN类型Non-IP的控制面数据传输。
图2.13 NB-IoT核心网框图
(3)S-GW(Serving GW)。服务网关,负责用户数据包的路由和转发。对于闲置状态的UE,S-GW则是下行数据路径的终点,并且在下行数据到达时触发寻呼UE。
(4)P-GW(Packet Data Network Gateway)。PDN网关(分组数据网网关),提供UE与外部分组数据网络连接点的接口传输,进行业务上下行业务等级计费。
图2.14给出了NB-IoT接入网构架。NB-IoT接入网具有与传统LTE一样的接入网结构。
图2.14 NB-IoT接入网结构
eNodeB通过S1接口连接到MME/S-GW,只是接口上传送的是NB-IoT消息和数据。尽管NB-IoT没有定义切换,但在两个eNodeB之间依然有X2接口,X2接口使能UE在进入空闲状态后,快速启动resume流程,接入其他eNodeB(resume流程将在本书后面详述)。
2.4.1.4 NB-IoT频段分配
NB-IoT使用了授权频段。全球主流的频段是800MHz和900MHz。中国电信会把NB-IoT部署在800MHz频段上,而中国联通会选择900MHz来部署NB-IoT,中国移动则可能会重新使用900MHz频段。
NB-IoT属于授权频段,如同2G/3G/4G一样,是专门规划的频段,频段干扰相对少。NB-IoT网络具有电信级网络的标准,可以提供更好的信号服务质量、安全性和认证等的网络标准。可与现有的蜂窝网络基站融合,更有利于快速大规模部署。运营商有成熟的电信网络产业生态链和经验,可以更好地运营NB-IoT网络。
从目前来看,NB-IoT网络技术只会由上面的网络运营商来部署,其他公司或组织不能自己来部署网络。要使用NB-IoT的网络必须要等运营商把NB-IoT网络铺好,其进度与发展取决于运营商基础网络的建设。
表2.4给出了3GPP Release 13为NB-IoT指定的14个频段号。
表2.4 3GPP Release 13 NB-IoT频段分配
表2.5给出了国内营运商的可使用NB-IoT频段。
表2.5 国内营运商可使用NB-IoT频段
2.4.1.5 NB-IoT部署方式
NB-IoT NB-IoT占用180kHz工作带宽,支持频段内(In-Band)、保护带(Guard-Band)以及独立(Stand-alone)三种部署方式(Operation Modes),如图2.15所示。
图2.15 NB-IoT部署方式
1. 独立部署(Stand-alone operation,ST)
不依赖LTE,与LTE可以完全解耦。适合用于重新使用GSM频段,GSM的信道带宽为200kHz,这刚好为NB-IoT180kHz带宽辟出空间,且两边还有10kHz的保护间隔。
2. 保护带部署(Guard-Band operation,GB)
不占LTE资源。利用LTE边缘保护频带中未使用的180kHz带宽的资源块。
3. 带内部署(In-Band operation,IB)
占用LTE的1个PRB资源。可以利用LTE载波中间的任何资源块。
表2.6给出了三种部署方式的性能比较。
表2.6 NB-IoT三种部署方式性能比较
续表
2.4.1.6 NB-IoT工作状态
在默认状态下,NB-IoT存在三种工作状态。三种状态会根据不同的配置参数进行切换。
(1)Connected(连接态)。模块注册入网后处于该状态,可以发送和接收数据,无数据交互超过一段时间后会进入Idle模式,持续时间可配置。
(2)Idle(空闲态)。可收发数据,且接收下行数据会进入Connected状态,无数据交互超过一段时会进入PSM模式,持续时间可配置。
(3)PSM(Power Saving Mode,节能模式)。此模式下终端关闭收发信号机,不监听无线侧的寻呼。因此虽然依旧注册入网,但信令不可达,无法收到下行数据,功率很小。
持续时间由核心网配置,有上行数据需要传输或TAU周期结束时会进入Connected状态。
NB-IoT三种工作状态的转换过程可以总结如下。
(1)终端发送数据完毕处于Connected状态,启动“不活动计时器”,默认20s,可配置范围为1~3600s。
(2)“不活动计时器”超时,终端进入Idle状态,启动及或定时器(Active-Timer),超时时间配置范围为2s~186min。
(3)Active-Timer超时,终端进入PSM状态,TAU周期结束时进入Connected状态,TAU周期配置范围为54min~310h。
2.4.1.7 NB-IoT双工模式
在Release 13中,NB-IoT仅支持FDD半双工type-B模式。FDD意味着上行和下行在频率上分开,UE不会同时处理接收和发送。半双工也意味着只需多一个切换器去改变发送和接收模式,与全双工所需的元件相比,成本更低廉,且电池能耗更低。
在Release 12中,定义了半双工分为type A和type B两种类型,其中type B为Cat.0所用。在type A下,UE在发送上行信号时,其前面一个子帧的下行信号中最后一个Symbol不接收,用来作为保护时隙(Guard Period,GP),而在type B下,UE在发送上行信号时,其前面的子帧和后面的子帧都不接收下行信号,使得保护时隙加长,这对于设备的要求降低,且提高了信号的可靠性。
1. 下行链路
对于下行链路,NB-IoT定义了三种物理信道。
(1)NPBCH:窄带物理广播信道。
(2)NPDCCH:窄带物理下行控制信道。
(3)NPDSCH:窄带物理下行共享信道。
还定义了两种物理信号。
(1)NRS:窄带参考信号。
(2)NPSS和NSSS:主同步信号和辅同步信号。
2. 上行链路
对于上行链路,NB-IoT定义了两种物理信道。
(1)NPUSCH:窄带物理上行共享信道。
(2)NPRACH:窄带物理随机接入信道。
和物理信号:
DMRS:上行解调参考信号。
2.4.1.8 NB-IoT协议栈
NB-IoT协议栈基于LTE,但为了满足物联网处理需求,NB-IoT定义了一个新的空口协议,去掉了一些不必要的功能,减少了协议栈处理流程。
2.4.1.9 NB-IoT应用前景
根据工信部发布的《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,2020年年底,NB-IoT网络实现全国普遍覆盖,面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖,基站规模达到150万个。同时要求推广NB-IoT在细分领域的应用,逐步形成规模应用体系。
现阶段,NB-IoT垂直行业主要集中在交通行业、物流行业、医疗卫生、商品零售行业、智能抄表、公共设施、智能家居、工业制造、企业能耗管理、企业安全防护等,具体的行业应用如表2.7所列。
表2.7 NB-IoT垂直行业主要应用
下面以智慧停车、智能抄表、智慧路灯为例,来说明NB-IoT的具体场景应用情况。
1. 基于NB-IoT的智慧停车
为解决停车难和停车信息共享不透明等问题,可通过物联网技术将处于空间散布的停车资源连接在一起,通过终端车位数据采集及大数据分析,将车位状态信息实时共享至云端,形成智慧停车系统。具体来说,采用NB-IoT模组及地磁传感器实时采集停车位状态信息,通过运营商NB-IoT窄带无线通信技术将停车位状态信息实时发送到云端服务器,实现全城车位信息的统一发布和管理;用户可通过手机App实时查看所在城市所有停车位状态信息,并可进行在线车位预定、在线支付及车位导航。
基于NB-IoT的智慧停车系统实现了停车资源的高效共享,有效减轻了市政交通管理压力,具有较高的经济和社会效益。
2. 基于NB-IoT的智能抄表
智能抄表是低功耗广域网络的典型应用场景之一,对系统成本、性能、数据准确度、时效性、寿命等具有较高要求。低功耗广域网络技术在针对智能抄表系统的通信解决方案中具有很大的优势,可满足物联网中远距离和低功耗的通信需求。
与传统的采用GPRS、LoRa技术抄表对比,NB-IoT远程抄表具有广覆盖、高吞吐率等优越性。同时NB-IoT下行采用OFDMA,上行采用SC-FDMA调制解调技术加上可重传200次左右的重传机制,提高了数据在获取过程中的准确性。表2.8给出了不同抄表技术性能对比。
表2.8 NB-IoT、GPRS、LoRa远程抄表技术性能对比
总体来看,通过NB-IoT搭建稳定、安全、可靠的双向通信网络后,水电气公司可实现实时抄表、在线监控、实时控制、实时报警、实时分析等功能,减少人力投入,提高运营效率,提供更具有针对性和科学性的动态管理,有效提高能源利用和管理水平。
3. 基于NB-IoT的智慧路灯
路灯在城市分布广泛、均匀,具有地理坐标精确、供电网络完整、通信位置明确等特点,是智慧城市物联网极佳的切入口,可以作为城市物联网的感知终端载体。而基于NB-IoT的智慧路灯具备多项优势,如可实现单灯精确控制和维护,无须人工巡检,可远程检测并定位故障,无须路灯企业建网,网络覆盖好,可靠性高等。
NB-IoT的智慧路灯顺应城市绿色、智慧、和谐、特色发展的需求,也契合国家大力推动NB-IoT智慧应用的方向,为城市照明实现动态化、流程化、可视化、规范化管理,保障城市照明运行安全,为智慧城市打造公共服务、公共设施、节能环保等多维平台提供了全方位的技术支撑,其在智慧城市中应用案例不断增多。据不完全统计,仅2017年,就有7个基于NB-IoT的智慧路灯应用的项目投入运营。
随着智慧路灯标准化的推进、NB-IoT技术应用的成熟、智慧城市建设的开展,相信基于NB-IoT的智慧路灯将会在更多城市中得到应用,而当前存在的诸多问题也会陆续被破解,其未来发展前景十分广阔,将为城市实现节能减排、精细化管理、个性化和特色发展贡献新的力量。
2.4.2 LoRa技术
物联网应用中涉及的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi、蓝牙、ZigBee等,组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术,优缺点非常明显,就是在远距离覆盖和低功耗两者之间只能二选一。当采用低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)技术之后,设计人员可做到两者兼顾,最大限度地实现更长距离通信与更低功耗,同时还可节省额外的中继器成本。
长距离无线电技术(Long Range Radio,LoRa)是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。其最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的有机统一,在同样的功耗下,LoRa比传统无线射频通信距离扩大3~5倍。
这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折中考虑方式,为用户提供了一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa主要在全球免费频段运行,包括433MHz、868MHz、915MHz等。
2.4.2.1 LoRa协议架构
按照LoRa联盟官方白皮书What is LoRaWAN的介绍,LoRaWAN是为LoRa远距离无线通信网络设计的一套通信协议和系统架构。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准的是物联网中的一些核心需求,如安全双向通信、移动通信和静态位置识别等服务。该技术无须本地复杂配置,就可以让智能设备间实现无缝对接互操作,给物联网领域的用户、开发者和企业自由操作权限。
图2.16给出了LoRaWAN协议分层架构图。
图2.16 LoRaWAN协议分层架构图
LoRaWAN终端等设备协议采用四层的分层架构。
(1)物理层。物理层主要负责物理信道承载、信号收发、调制解调,全球不同地区的工作频段不同。
(2)终端层。从图2.16可以看出,协议中规定了Class A/B/C三类终端设备,这三类终端设备基本覆盖了物联网所有的应用场景。表2.9以表格形式给出了这三类终端设备的基本介绍和典型应用场景。
表2.9 LoRa终端类型比对
(3)MAC层。MAC层则负责LoRa接入控制、逻辑链路管理,包括ClassA/B/C不同等级的终端的控制。
(4)应用层。应用层包括用户自定义的基于LoRaWAN技术的应用程序、软件接口等。
2.4.2.2 LoRa网络架构
LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器(Server)和云四部分组成。图2.17给出了LoRa的网络架构。
从图2.17可以看出,在这个LoRa网络架构中,基站和终端之间采用星型网络拓扑,且由于LoRa的长距离特性,它们之间得以使用单跳传输。LoRa网关是一个透明传输的中继,连接终端设备和后端中央服务器。网关与服务器间通过标准IP连接,终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有节点与网关间均可双向通信,同时也支持云端升级等操作以减少云端通信时间。
终端节点位于上面LoRaWAN网络架构图中最左边,异步地广播数据包到网络。遵循Aloha网络规范,保证终端设备可以将大部分时间处于空闲模式,功耗少于1μA。这种方法可确保在小型电池上的应用可以实现10~15年的使用寿命。因为低功耗,LoRaWAN网络是Aloha介质访问网络规范最适合的技术选择,广域网络主要工作在ISM频段。在免授权频段中,介质质量和可访问性不能被保证,这意味着任何类型的时隙多址技术都将会面临信道可用性问题。时分多址,需要设备同步,可能会在终端设备上造成很大的成本,并且与LPWA中的一些用例不兼容。
图2.17 LoRa的网络架构
集中器/网关位于上面LoRaWAN网络架构图中最左侧第二排。通过终端节点广播的数据包将会被网络中的一个或多个网关接收到。网关有一个多信道和多数据速率的射频嵌入式设备,可以扫描和检测任意活动信道上的数据包并对其进行解调。网关是到核心网络简单的通信通道,而且它们通常没有内置的智能处理。这使得集中器/网关具备下面两个主要优点:网关可由非常简单的、便宜的硬件组成,不需要从单元到单元的漫游。且终端节点广播其数据包,不需要考虑哪个网关会接收它们,并且多个网关可以接收数据包,而对其能量消耗没有任何的影响,也不需要切换过程或同步。
网络服务器是LoRaWAN系统的重要部分,通过智能管理网络将数据分发到网络中的其他服务器,其主要功能包括以下几点。
(1)消息合并。来自多个网关相同数据包的多个副本被转发到网络服务器。网络服务器记录这些数据包,分析数据包的接收质量,并通知网络控制器。
(2)路由。对于下行链路,网络服务器决定了到终端节点的最佳路由。通常,这个决定是基于先前传送数据包的链路质量指示,从接收的信号强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)和信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)计算出来。
(3)网络控制。链路质量还有助于为某个终端节点决定最相关的通信速度或扩频因子。这就是我们所说的ADR(Adaptive Data Rate),或者自适应数据速率策略,这由网络控制器来处理。
(4)网络和网关监控。网关通常通过加密的IP链路连接到网络服务器。网络通常包含网关管理和监控接口,允许网络提供商管理网关,处理故障情况,监控告警和其他一些功能;通过与其他服务器通信,实现组织漫游,连接到客户的应用服务器等。
应用服务器在LoRaWAN网络架构图中最右侧,以支持不同类型的网络,为不同应用供应商提供异构应用的“多租户网络”场景。
2.4.2.3 LoRa技术特点
传输速率、工作频段和网络拓扑结构是影响传感网络特性的三个主要参数。传输速率的选择将影响系统的传输距离和电池寿命;工作频段的选择要折中考虑频段和系统的设计目标;网络拓扑结构的选择是由传输距离要求和系统需要的节点数目来决定的。LoRa融合了前向纠错编码和数字扩频,使LoRa技术能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离,满足了物联网对低功耗、覆盖范围广的应用要求。
1. 前向纠错编码
前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息,这样,数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求,且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。
2. 数字扩频
一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性,这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“扩展器”中,将每一比特时间划分为众多码片。即使噪声很大,LoRa也能从容应对,LoRa调制解调器经配置后,可划分的范围为64~4096码片/比特,最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子(12)。相对而言,ZigBee仅能划分的范围为10~12码片/比特。
通过使用高扩频因子,LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上,当通过频谱分析仪测量时,这些数据看上去像噪声,但区别在于噪声是不相关的,而数据具有相关性。基于此,数据实际上可以从噪声中被提取出来。扩频因子越高,可从噪声中提取出来的数据就越多。在一个运转良好的GFSK接收端,8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解调信号,采用配置AngelBlocks的方式,LoRa可解调一个信号,其信噪比为-20dB,GFSK方式与这一结果差距为28dB,这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下,6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。
2.4.2.4 LoRa应用前景
随着智慧城市的全面部署以及城市智能化、感知与互联的发展需求,城市越来越多的碎片化终端设备需要低功耗、长距离传输的接入网络。以LoRa为代表的低功耗、远距离网络技术的出现,有机会打破物联网在互联方面的瓶颈,促进物联网端对端的成本大幅下降,引爆物联网的大规模应用。
1)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地将监测的信息上传,方便管理者监管的同时更方便了用户。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,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。
2)智慧水务
智慧水务通过数采仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态,并采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施,形成“城市水务物联网”,并可将海量水务信息进行及时分析与处理,并做出相应的处理结果辅助决策建议,以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程,从而达到“智慧”的状态。
3)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。
4)智慧油田
智慧油田利用各种在线的、实时测量的感知设备,诸如安装在油气水井、管道、油气处理、加工、储运设备上的各种仪表等信息传感设备,按约定的协议连接到企业网或者互联网,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
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,同时LoRa有一个特点,即在高速移动时通信相对更稳定。LoRa更适合于物流追踪。
2.4.3 NB-IoT与LoRa的区别
NB-IoT与LoRa是两种不同类型的低功耗广域网技术,它们之间存在以下4个区别。
(1)频段。LoRa工作在1GHz以下的非授权频段,在应用时不需要额外付费,NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的,是需要收费的。处于500MHz和1GHz之间的频段对于远距离通信是最优的选择,因为天线的实际尺寸和效率是具有相当优势的。
(2)电池供电寿命。LoRa模块在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量。NB-IoT出于对服务质量的考虑,不能提供类似LoRa一样长的电池寿命。
(3)设备成本。对终端节点来说,LoRa协议比NB-IoT更简单,更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。
(4)网络覆盖和部署时间表。NB-IoT标准在2016年公布,除网络部署之外,相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了,产品也处于“蓄势待发”的状态,同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。
NB-IoT与LoRa都拥有自己独特优势,需根据实际情况合理选择最合理技术。随着物联网的迅速发展,NB-IoT与LoRa无疑都将有自己广阔的应用市场。