LoRa和NB-IoT的發展前景

　　物聯網時代飛速發展下的需求，除了不斷升級的4G/5G寬帶網絡，低功耗廣域網絡(LPWAN)無疑也是大家研究的重要方向。當前，LoRa技術與NB-IoT的發展前景也成為大家爭論不休的焦點。

　　物聯網是通過無線通信技術將人與物，物與物進行連接。在智能家居、工業數據采集等局域網通信，一般采用短距離通信技術，但對于廣范圍、復雜環境、遠距離的連接則需要遠距離通信技術。

　　因此，為滿足物聯網設備的連接需求，LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗廣域網)應運而生。 LPWAN 專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。主要分為兩類：一類是工作于未授權頻譜的LoRa技術;另一類是工作于授權頻譜下的NB-IoT。

　　圖1 授權頻段與非授權頻段

　　(1)相比于NB-IoT ，LoRa基于Sub-GHz的頻段使其更易以較低功耗遠距離通信，可以使用電池供電或者其他能量收集的方式供電;

　　(2)較低的數據速率也延長了電池壽命和增加了網絡的容量;

　　(3)LoRa信號的波長較長決定了它的穿透力與避障能力;

　　(4)LoRa專用網關可以根據現場和客戶需求擴展出更多自定義功能，如廣告推送，多種網絡接入等。

　　這些技術特點更適合低成本大規模的物聯網部署和企業特定專網里工作。LoRa的易于建設和部署，得到越來越多國內公司的關注和跟進。如ZLG致遠電子成立了專門的項目組從事LoRa模塊、網關和整體方案的開發。廣泛應用在LoRa地磁，用于車位管理，車流量檢測;LoRa局域專網，用于中小范圍內的采集、監測、通信;點對點遙控等各類方案。下圖為LoRa模塊及網關在路邊停車上的應用。

　　圖2 LoRa在路邊停車的應用

　　1.LoRa模塊(ZM470SX-M)，是基于Semtech公司 SX1278 自主研發的一款工業級射頻無線產品。相比傳統的窄帶調制技術，ZM433/470SX-M 模塊采用了擴頻調制技術在抑制同頻干擾的性能方面也具有明顯優勢，解決了傳統設計方案無法同時兼顧距離、抗擾和功耗的弊端。另外，芯片集成了+20dBm 的可調功率放大器，并可獲得超過-148dBm 的接收靈敏度，鏈路預算達到了行業領先水平，針對應用于遠距離傳輸且對可靠性要求極高的場合。

　　圖3 ZM470SX-M LoRa模塊

　　2. 網絡控制器(IoT-3968L)，以 Freescale i.MX287處理器為核心，ARM9內核。采用雙MiniPCIE接口設計，滿足各種條件苛刻的工業應用，特別是在對通信有很高要求的領域，完成LoRa，2G/3G/4G，WiFi,Zigbee 搭配接入通訊，可自定義適應各類網關方案。

　　圖4 IoT-3968L網關控制器

　　3.整體解決方案，傳輸速率、工作頻段和網絡拓撲結構是影響傳感網絡特性的三個主要參數。通過調整擴頻因子(數值為6~12)、調制帶寬及糾錯率等變量，在通信速率及傳輸距離和抗干擾特性之間取得更好的平衡。在發射功率一定時，通常擴頻因子被設置得越大，模塊可獲得的接收靈敏度就越高，通信距離將越遠，但會同時導致通信速率降低。

　　LoRaWAN是由LoRa聯盟推出的一個低功耗廣域網規范。LoRaWAN瞄準了物聯網中的一些核心需求--雙向通訊。LoRaWAN網絡架構是一個典型的星型拓撲結構，在這個網絡架構中，LoRa網關是一個透明的中繼，連接前端終端設備和后端服務器。然而眾多實際應用場景，網絡拓撲結構多以網狀結構或多級中繼組網結構。該規范協議往往無法很好的同時解決通信速率，傳輸距離，實時性，低功耗，多級組網之間的沖突。

　　未來，ZLG致遠電子將推出網狀-星型結構LoRaNet協議，網絡由集中器，路由，終端組成。適用于數量眾多的終端通訊，而又對功耗敏感且傳輸數據量小的應用場合，為用戶提供更加完整可靠的鏈路層與網絡層支持。屆時LoRa可廣泛應用于管道、地下井監測;電力計量、故障報警監測;畜牧養殖智能跟蹤、喂養控制;智能路燈的控制等行業。

　　當然，LoRa技術不止可組建物聯網IoT感測網絡，還能通利用LoRa無線網絡來提供IoT設備的定位追蹤服務，如協助追蹤車輛、物品、寵物位置等等應用。在這眾多的碎片式物聯網應用中，還存在大量未涉及領域，期待大家去發現和挖掘。