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想快速全面了解LoRa？看這篇就夠了！

引言
        LoRa與NB-IoT是最有發(fā)展前景的兩個低功耗廣域網通信技術。不過兩者之間到底有什么區(qū)別和不同？誰又將更勝一籌占領LPWAN制高點？
 物聯(lián)網的快速發(fā)展對無線通信技術提出了更高的要求，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網應用而設計的LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網）也快速興起。NB-IoT與LoRa是其中的典型代表，也是最有發(fā)展前景的兩個低功耗廣域網通信技術。
        這兩種LPWAN技術都有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少等特點，都適合低功耗物聯(lián)網應用，都在積極擴建自己的生態(tài)系統(tǒng)?？墒? 這兩者之間到底有什么區(qū)別和不同?有什么重疊或不同的應用范圍？兩者之間是你死我活的互相替代關系，還是你有我無的互補關系？
        接下來介紹LoRa和NB-IoT和兩種技術、各自生態(tài)以及對兩者進行對比。
LoRa：易于建設和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術
        LoRa的誕生比NB-IoT要早些，2013年8月，Semtech公司向業(yè)界發(fā)布了一種新型的基于1GHz以下的超長距低功耗數據傳輸技術（Long Range，簡稱LoRa）的芯片。其接受靈敏度達到了驚人的-148dbm，與業(yè)界其他先進水平的sub-GHz芯片相比，最高的接收靈敏度改善了20db以上，這確保了網絡連接可靠性。
        它使用線性調頻擴頻調制技術，即保持了像FSK（頻移鍵控）調制相同的低功耗特性，又明顯地增加了通信距離，同時提高了網絡效率并消除了干擾，即不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發(fā)送也不會相互干擾，因此在此基礎上研發(fā)的集中器/ 網關（Concentrator/Gateway）能夠并行接收并處理多個節(jié)點的數據，大大擴展了系統(tǒng)容量。

             圖1：LoRa技術特點

        線性擴頻已在軍事和空間通信領域使用了數十年，因為其可以實現(xiàn)長通信距離和干擾的魯棒性，而LoRa是較先用于商業(yè)用途的低成本實現(xiàn)。隨著LoRa的引入，嵌入式無線通信領域的局面發(fā)生了徹底的改變。這一技術改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量、低成本的通訊系統(tǒng)。
        LoRa主要在全球免費頻段運行（即非授權頻段），包括433、868、915 MHz等。LoRa網絡主要由終端（內置LoRa模塊）、網關（或稱基站）、服務器和云四部分組成，應用數據可雙向傳輸。如圖2所示。

         圖2：LoRa網絡架構

LoRa的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
        1---大大的改善了接收的靈敏度，降低了功耗
        高達157db的鏈路預算使其通信距離可達15公里（與環(huán)境有關）。其接收電流僅10mA，睡眠電流200nA，這大大延遲了電池的使用壽命。
        2---基于該技術的網關/集中器支持多信道多數據速率的并行處理，系統(tǒng)容量大。
        如圖2所示，網關是節(jié)點與IP網絡之間的橋梁（通過2G/3G/4G或者Ethernet）。每個網關每天可以處理500萬次各節(jié)點之間的通信（假設每次發(fā)送10Bytes，網絡占用率10%）。如果把網關安裝在現(xiàn)有移動通信基站的位置，發(fā)射功率20dBm（100mW），那么在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達10公里。
        3---基于終端和集中器/網關的系統(tǒng)可以支持測距和定位。
        LoRa對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間而非傳統(tǒng)的RSSI（Received Signal Sterngth Ind-ication），而定位則基于多點（網關）對一點（節(jié)點）的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m（假設10km的范圍）。這些關鍵特征使得 LoRa技術非常適用于要求功耗低、距離遠、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網應用，如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等等應用和領域。

       表：LoRa關鍵特性和優(yōu)勢

應用：國外如火如荼，國內略顯冷清
        一種通訊技術要實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，除技術本身要有特定的優(yōu)勢外，還需要背后陣營強力支持，其中產業(yè)聯(lián)盟就是一股強大的推動力量，LoRa也不例外。
        2015年3月LoRa聯(lián)盟宣布成立，這是一個開放的、非盈利性組織，其目的在于將LoRa推向全球，實現(xiàn)LoRa技術的商用。該聯(lián)盟由Semtech牽頭，發(fā)起成員還有法國Actility，中國AUGTEK和荷蘭皇家電信KPN等企業(yè)，到目前為止，聯(lián)盟成員數量達330多家，其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級廠商。
        LoRa的產業(yè)鏈中（包括終端硬件產商、芯片產商、模塊網關產商、軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網絡運營商）的每一環(huán)均有大量的企業(yè)，構成了LoRa的完整生態(tài)系統(tǒng)，促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。

                圖3：LoRa產業(yè)鏈中的廠家

目前LoRa網絡已經在世界多地進行試點或部署。據LoRa聯(lián)盟年初的數據是有9個國家開始建網，56個國家開始進行試點；截至目前最新公布的數據，已經有17個國家公開宣布建網計劃，120多個城市地區(qū)有正在運行的LoRa網絡，如美國、法國、德國、澳大利亞、印度等等國家，荷蘭、瑞士、韓國等更是部署或計劃部署覆蓋全國的LoRa網絡。

             圖4：法國電信運營商Bouygues部署連接百萬設備量的LoRa網絡

 LoRa技術在國外發(fā)展如火如荼。不過就國內來看，LoRa的應用似乎并不多，目前可看到的公開應用是國內AUGTEK公司在京杭大運河開展的LoRa網絡建設，據悉目前已經完成江蘇段的全線覆蓋。
        其實國內從事LoRa模塊和方案開發(fā)的廠商并不少，除AUGTEK，還有洲斯物聯(lián)、思創(chuàng)匯連、普天通達、八月科技、NPLink、門思科技、利爾達、通感微電子、上海雍敏、武漢拓寶、博大光通、唯傳科技、三凡信息等等眾多公司。
        LoRa易于建設和部署，得到越來越多國內公司的關注和跟進。例如深圳通感微電子有限公司成立了專門的項目組從事LoRa模塊、網關和整體方案的開發(fā)。據該公司副總經理劉文上介紹，通感微做了不少相關LoRa的項目，例如可實時顯示停車位分布狀況的停車場監(jiān)控系統(tǒng)（圖5）、實現(xiàn)無線土壤檢測的智能農業(yè)系統(tǒng)（圖6）、防止盜獵的南非Kruger國家公園犀牛保護項目（圖7）等。
        這些項目的部署時間都非常快，例如上述的停車監(jiān)控系統(tǒng)，覆蓋面積10km*10km，部署了6個LoRa網關，支持終端規(guī)模3000個，部署時間僅需兩周。不過這些項目都是為國外而開發(fā)的，劉文上表示他們今年才在國內開展一些項目。

                   圖5：成功案例-停車場監(jiān)控

疑問：后起之秀NB-IoT將導致LoRa消亡？
        隨著今年6月份NB-IoT的標準凍結，近來備受矚目的NB-IoT的規(guī)?；逃玫幕A終于落實。普遍認為2017年將是NB-IoT網絡商用的元年。
        作為華為和眾多運營商力推的低功耗廣域網技術，NB-IoT一經推出就受到了業(yè)內的廣泛關注，LoRa和NB-IoT之爭的話題不曾間斷。Nb-iot聯(lián)盟成員之一的沃達豐，其某位高管甚至公開表示了“NB-IoT將導致LoRa消亡”的觀點。
        面對這樣一個有強勁后臺的后起之秀，LoRa真的會被其取代嗎？
        劉文上認為，從技術上看，兩者之間其實并沒有太大的優(yōu)劣式之分，從應用范圍上來看，兩者其實很多都是一樣的。區(qū)別在于，NB-IOT采用的是運營商統(tǒng)一部署覆蓋全國的網絡進行收費運營的方式，而LoRa可以讓企業(yè)搭建屬于自己的網絡實現(xiàn)業(yè)務運營。雖然NB-IoT受到了運營商的強力支持，不過并不代表LoRa就會被輕易取代。
        “LoRa相對NB-IoT的好處是已經有成熟的商用，而NB-IoT才剛剛開始。LoRa和NB-IoT的應用可能會有很多重疊，不過NB-IoT是由運營商來主導，要用到運營商的網絡，因此數據是先上到運營商那里，許多企業(yè)或許不愿意把自己的數據給到別人，所以這些企業(yè)寧愿部署自己的私有物聯(lián)網絡，這時候用LoRa就很合適。”劉文上說道。
表：NB-IoT與LoRa技術參數對比


       上海雍敏信息科技股份有限公司董事長張敏也有同樣的觀點，該公司目前也在為第三方開發(fā)LoRa方案。他認為，其實LoRa和NB-IoT兩個都是目前最有發(fā)展前景的遠距離通信技術，并且他們在技術上來說并不是說哪個更好，哪個差些，最終誰發(fā)展得好，主要看背后的陣營的推動力量以及國家的政策。
        “兩者的應用范圍其實也沒有太大區(qū)別，都是智能電表、水表抄表、智能農業(yè)等低數據量的采集。說到智能電、水表的抄表，如果采用NB-IoT，需要用到電信運營商的基站，但是水電氣的運營商（電力公司、水務公司）不會把數據通過電信運營商繞一圈在收回來，他們完全可以自己搭建網絡，因為其中涉及到很多利益分配問題。”張敏說道，所以最終哪類技術會更勝一籌或占據大部分應用目前還不好判斷。