LoRa基站服务推出，解析LoRa,Sigfox,NB-loT技术差异

  阿里云作为云服务的主导着，已经在近几年构建了了平台支持通讯协议，这些平台对物联网的发展，智慧城市的建立有极大的意义。

　　今年杭州云栖大会上，推出天空物联网LoRa基站服务，启动达尔文计划，为物建网，提供最普惠的连接。通过包括平台、芯片和微基站在内的全链路生态服务，交付给企业一张自有可控的物联网，从而全面推动广域物联网技术LoRa的覆盖与普及。阿里云首席智联网科学家丁险峰表示，现在，每个家庭都有Wi-Fi，将来，每个企业都会有LoRa。

　　LoRa,Sigfox,NB-loT的名词解读

　　LoRaWAN是LoRa Wide Area Network(LoRa广域网)的简称，是基于LoRa技术的一种通信协议。它主要包括三个层次的通信实体：LoRa终端、LoRa网关和LoRa服务器,是专门设计用于物联网无线传输的流行技术之一，网络规范有LoRa物理层技术非开放技术由semtech提供)和LoRAWAN(MAC多媒体接入层)开放层协议。Application为应用层，常见的LoRaWAN协议即为LoRaMAC协议，协议定义的终端类型有ClassA、ClassB、ClassC三种类型，其主要差别ClassA上行触发下行接收窗口，只有在上行发送了数据的情形下才能打开下行接收窗口;ClassB定义ping周期，周期性进行下行数据监测;ClassC尽可能多地监测下行接收，基本只有在上行发送时刻停止下行接收;协议要求每个终端必须支持ClassA，而B、C为可选功能，同时在支持ClassC功能的终端上无需支持classB类型。

　　NB-IoT，又称为低功耗广域网，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，具有超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接等特点。随着物联网的不断商用，各种基于NB-IoT技术的应用在各个领域中逐渐涌现出来，可以大大降低管理成本，让网络管理者可以随时掌握各种运营数据。

　　Sigfox，主要用于低功耗物联网，如：电表等，这类应用需要连续地发送少量的数据。由于物联网连接使用低数据速率，Sigfox网络利用了超窄带，UNB技术。传输功耗水平非常低，而仍然能维持一个稳定的数据连接。Sigfox无线链路使用免授权的ISM射频频段。频率根据国家法规有所不同，但在欧洲广泛使用868MHz，在美国是915MHz。Sigfox网络中单元的密度(基于平均距离)，在农村地区大约30-50km，在城市中常有更多的障碍物和噪声距离可能减少到3-10km之间。

　　三项技术的技术对比

　　1，传播距离

　　LoRa 采用线性扩频调制技术，其通信距离可达 15km 以上，空旷地方甚至更远。相比其他广域低功耗物联网技术(如 Sigfox)，LoRa 终端节点在相同的发射功率下可通信的距离会更远。

　　2，接入网络

　　LoRa 系统为非授权频段技术，主要工作在 1GHz 以下免许可频段，在欧洲常用频段为 433MHz 和 868MHz，在美国常用频段为 915MHz。LoRa 上下行数据工作在同一频段，因此数据的上传和下传不能同时工作。目前国内单芯片支持的 LoRa 系统带宽为 2Mbit/s。

　　Sigfox 技术工作在 1GHz 以下的免许可 ISM 射频频段，频率根据国家法规有所不同，在欧洲广泛使用 868MHz，在美国则使用 915MHz，每个载波占用 100Hz。Sigfox 有双向通信功能，通信往往是从终端到基站向上传送比较容易，但从基站回到终端其性能是受限制的，这是因为终端上的接收灵敏度不如基站。

　　由于 NB-IoT 是在 LTE 基础上发展起来的，其主要采用了 LTE 的相关技术，并针对自身特点做了相应的修改。当 NB-IoT 与 LTE 并存部署时，下行链路上 NB-IoT 和 LTE 可以做到互不影响。

　　3，网络架构

　　技术上，LoRa 采用星型网络架构，与网状网络架构相比，它是具有最低延迟、最简单的网络结构。基于 LoRa 的扩频芯片，可以实现节点与集中器直接组网连接，构成星形。对于远距离的节点，可使用网关设备进行中继组网连接。

　　从技术特点上看，NB-IoT 的部署方式较为快捷、灵活，支持3种部署场景。此外，NB-IoT 也可以部署在 2G/3G 网络。NB-IoT 单扇区支持5万个连接，比现有网络连接数高50倍，目前全球有约500万个物理站点，假设全球有约500万个物理站点，所有站点全部部署 NB-IoT，每站点三扇区共计可接入终端数将达4500亿个。

　　4，功耗和性能

　　功耗和性能方面，LoRa 终端接收电流仅 10mA，睡眠电流 200nA，电池寿命可达 10 年。LoRa 还有网络层和应用层及设备的多重加密方式。LoRa 基于测量多点对一点的空中传输时间差试点定位，使得在 10km 的范围内终端的定位精度可达 5m。

　　功耗和性能方面，Sigfox具有成本低，功耗低的特点。谈到成本问题，必须考虑 Sigfox 所采用的 UNB 技术，该技术每秒只能处理 10 到 1000 比特的数据，能支持成千上万的连接。基于该技术的网络，不仅成本远低于传统的蜂窝网络，而且其网络所占用的 900MHz 无线频段在美国不需要授权。当电信运营商更希望通过部署短波技术以最大限度地提高携带数据的时候，SigFox 公司反其道而行，其所使用的是波段是最长波。 Sigfox 网络设备消耗仅50微瓦到100微瓦的功率。相比较而言，移动电话通信则需要约5000微瓦。这就意味着，接入 Sigfox 网络的 设备每条消息最大的长度大约为12字节，并且每天每个设备所能发送的消息不能超过140条。

　　NB-IoT基站覆盖范围广，终端以低于 2G 的功率即可接入网络;维持网络接入的开销减少;终端工作在低功耗模式下，如采用节能模式可使得99%的时间里功耗只需15微瓦;芯片采用低功耗。对于户外应用的位置跟踪(老人、动物、非机动车)的应用，电池可以使用2-5年。对于资产定位，如农林、环境、能耗数据采集与监测，电池可以使用5-10年。和 2G 相比，NB-IoT 能实现多达 20dB 以上的增益，使得 NB-IoT 网络能够覆盖更广、更深，并有能力覆盖到地下停车场、地下管网。

　　物联网的发展需要新科技的支持，但是物联网寒夜也要善于分析行业趋势，在物联网发展中掌握住先机，才能真正将物联网应用和普及。