解读LoRa通信技术

LoRa 工作在 1GHz 以下的非授权频段，故在应用时不需要额外付费。NB-IoT 和蜂窝通信使用 1GHz 以下的授权频段。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。

LoRaWAN 使用免费的非授权频段，并且是异步通信协议，对于电池供电和低成本是最佳的选择。LoRa 和 LoRaWAN 协议，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（QoS）。

据悉授权的 Sub-GHz 频段的竞拍，每 MHz 价格超过 5 亿美金。蜂窝网络和 NB-IoT 出于对服务质量（QoS）的考虑，并不能提供类似 LoRa 一样的电池寿命。由于 QoS 和高昂的频段使用费，需要确保 QoS 的应用场景推荐使用蜂窝网络和 NB-IoT，而低成本和大量连接是首选项的话 LoRa 是不错的选择，如下图。

电池寿命和下行延迟

蜂窝网络设计的理念是最优的频段利用率，相应的就牺牲了节点成本和电池寿命。相反，LoRaWAN 节点是为了低成本和长电池寿命而生，在频段利用率方面有一定的欠缺。

关于电池寿命方面有两个重要的因素需要考虑，节点的电流消耗（峰值电流和平均电流）以及协议内容。LoRaWAN 是一种异步的基于 ALOHA 的协议，也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠，而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网。

例如，现在市面上的手机工作时每 1.5s 必须与网络进行同步。在 NB-IoT 中，这种同步变少但是仍然在定期进行，这样就额外的消耗了电池的电量。

在蜂窝网络中调制是充分利用频段的有效手段，但是从节点的角度这并不是有效的。蜂窝的调制（OFDM 或者 FDMA）需要一个线性的发射器来产生调制信号，而一个线性的发射器需要的峰值电流比非线性调制多几个数量级，越高的峰值电流会消耗电池更多的电量。

但同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势，同时 NB-IoT 可以为需要大量数据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而 LoRaWAN 的 Class B 通过定期地（编程实现）唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。

所以对于需要频繁通信、较短的延迟或者较大数据量的应用来说 NB-IoT 或许是更好的选择，而对于需要较低的成本、较高的电池寿命和通信并不频繁的场景来说 LoRa 更好。

设备成本,网络成本和混合模型

对终端节点来说，LoRaWAN 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。NB-IoT 的调制机制和协议比较复杂，这就需要更复杂的电路和更多的花费，同时 NB-IoT 和 3GPP 一样是要收税的。

现阶段对于一部手机的税费大概是 5 美元，但这对于物联网设备来说显得太昂贵了，而且如果贸然的降低税费会引起手机等移动通信市场的价格混乱。所以 3GPP 组织如何权衡 IoT 和移动通信两方面税费问题也个大问题。

低成本、技术相对成熟的 LoRa 模块已经可以在市场上找到了，并且升级版还会接踵而至。LoRa 联盟没有过多版权和税费的限制使得在 LoRa 产业链下模块低于 4 美元是十分可观的。现在市场上的 LoRa 模块价格一般在 7-10 美元，但是随着技术的成熟度提高 4-5 美元并不是大问题。而现在一个 LTE 模块的价格却很难低于 20 美元。

相对于传统的只依靠“铁塔”部网，对于 IoT 和 LPWAN 来说部署需要使用不同模型以降低支出和运营成本。LoRaWAN 部署花费更少，因为可以利用传统的信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关来进行。

现阶段一个塔式的基站价格大概是 1000 美元，工业基站价格低于 500 美元，而家庭式的网关只需要 100 美元左右。但是对于 NB-IoT 来说，升级现有的 4G LTE 基站的价格保守估计每个不少于 15000 美元。

LoRa 和 NB-IoT 的应用场景

没有一种技术可以同时满足 IoT 应用的所有需求。下面将通过几个具体的应用实例来分析 NB-IoT 和 LoRa 各自适合的应用场景。

A：智能电表

在智能电表领域相关的公司和部门需要高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于电表是由电源供电的，所以并没有超低功耗和长电池使用寿命的需求。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，但是对于高传输速率和频繁通信的需求 NB-IoT 是更适合于智能电表的选择。并且电表一般安装在人口密集的地区的固定位置，所以对于运营商部网也较为容易。

B：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。

C：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。

（编辑：常州站长网）

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