LoRa (Long Range)是低功耗广域网通信技术中的一种,是Semtech公司专有的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术。
LoRaWAN (LoRa Wide Area Network)是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。它是一种媒体访问控制(MAC)层协议。
lora与lora wan的区别
LoRaWAN是基于LoRa技术,从终端到物联网云端,两者之间完整物联网通讯解决方案。其系统架构包含了终端、网关、NS(网络服务器)、AS(应用服务器)这四部分网络实体。
NB-IoT特点
NB-IoT在带宽和成本上优势明显,构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署UMTS网络、LTE网络和GSM网络,很容易实现网络的升级。同时,相对于4G网络,它支持的待机时间长,连接高效,而且联网设备的电池寿命很高。
NB-IoT的优势应用场景:正是因为NB-IoT技术成本低、功耗低,所以在定位、水表和停车等领域应用很广泛,如共享单车里就有内置NB-IoT模组,实现物联网通讯。
更重要的是,NB-IoT背靠运营商对于室内场景覆盖有着天然的优势。确定的频谱资源,并可利用运营商原有的室分系统完成覆盖,可通过融合套餐,设备体验等方式将NB-IoT设备推入到用户家庭当中。广泛应用于如智能家居、智能零售和智慧城市等行业中。
NB-IoT虽然优势明显,但在国内的发展现状是缺乏一个统一的开放产业平台,同时标准、芯片、网络和相关的应用层厂商以中小企业为主,还需要壮大自身联盟的实力,打造强大的生态。
LoRa特点
目前在国内,由于备受国家政策、电信运营商和业内大厂的青睐,NB-IoT技术的发展可谓如火如荼。相比而言,此前因频段授权问题沉寂许久的LoRa技术低调很多。
然而,随着阿里巴巴和中国铁塔合作,以及腾讯等互联网巨头宣布加入LoRa联盟的消息又为该产业注入一支“强心剂”,LoRa技术或将在国内迎来又一个春天。
LoRa的一大特点是在同样功耗下比其它无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,LoRa网络主要由基站(也可以是网关)、服务器、LoRa终端和物联网云四部分组成,其特点是应用端和服务器端数据双向传递。
LoRa的优势是超低功耗和多信道数据传输,增加了系统数据容量,网关和终端系统能够支持测距和定位,非常适用于位置敏感的应用。
LoRa拥有着阿里、腾讯、谷歌等的支持,可直接获得围绕在这些头部互联网玩家周围的生态支持。
可以预见,在未来的室内场景中,NB-IoT与LoRa无疑将依托各自的生态进行长期的龙争虎斗。
NB-IoT和LoRa对比
(1) 频段、成本、服务质量
NB-IOT和蜂窝通信使用的是运营商提供的授权频段,因为是专门划分的频段,因此干扰相对要少很多,虽然实际应用中会收取一定的通信费用,但是相应的也会提供更好的信号服务质量,安全性和认证。而且针对目前蜂窝网络基站的建成更有利于快速大规模应用。
LoRa工作在Sub-1G的非授权频段,无需申请便可以建立网络设备,相对来说网络架构简单,而且实际应用中不需要额外付通信费用,但是因为是开放频段,所以实际应用非常广泛,容易受到其他相同频段设备的干扰。
(2) 通信距离
NB-IOT信号覆盖范围取决于其基站密度和链路预算,借助前期的资源优势,能够实现比LoRa更广的范围覆盖和更好的QoS,且NB-IoT自身具有高达164dB的链路预算,使其传输距离可达15km~20km。
LoRa使用线性调频扩频调制技术,既保持了像FSK(频移键控)一样的低功耗特性,也显著增加了通信传输距离,从而提高网络效率和抗干扰能力,即不同扩频序列的终端在使用相同的频率同时发送时不会相互干扰,在此基础上研发的网关能实现多路并行的数据接受,大大扩展了网络容量。LoRa节点的传输距离可达 12~15 km覆盖范围(空旷郊区环境,市区环境传输距离会下降)。
(3) 低功耗、电池寿命
低功耗是物联网的指标之一,关于电池寿命方面需要考虑协议内容和节点电流消耗两个重要因素。
NB-IOT同步协议的节点必须定期地联网,所需要的“峰值电流”比采用非线性调制的LoRa多出了几个数量级,尤其是在唤醒后请求基站到接入服务器的过程中,会存在大量电池电量的消耗。
LoRa是基于ALOHA协议的异步通信方式,因此可以根据具体应用需求进行精准的休眠时间设定,达到充分利用电池电量的目的。
(4) 设备成本
对终端节点来说,LoRa相比NB-IOT更加简单,更容易开发,NB-IOT的协议和调制机制比较复杂,需要更复杂的电路设计和更多的花费,同时NB-IOT采用授权频段,通信需要收取一定的费用。
通过以上的分析,LoRa和NB-IoT最大的区别是:NB-IoT是工作在蜂窝授权频段上,网络由运营商进行部署和维护,为保证能与基站进行正常的通信以及工作,有必要在产品实际部署之前对其功能进行有效的验证。
而LoRa是非蜂窝网络,其标准细节的非公开性,使得产生用于验证的标准信号是个难点。LoRa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。构建基站和家庭网关价格便宜。在成本上来看,LoRa无线模块和NB-IoT无线模块成本相差不大,但在隐形成本上NB-IoT明显是要高于LoRa无线模块。
NB-IoT和LoRa目前都还处于发展的起步阶段,需要各方投入和共同发展。当大规模部署成为可能的时候,NB-IoT和LoRa的模组成本也会进一步降低。就技术方案而言,在短时间内,NB-IoT和LoRa肯定会并行,各有优点、各有缺点,很难说谁压倒谁;但是,如果受到技术方案以外的因素影响,比如赢利模式的创新,与应用行业的紧密结合,借助行业的影响力,两者都有可能率先占据市场。
随着物联网、大数据、AI等技术的发展,我国智慧城市建设正从连接互联网的10时代,向更高效的数据互联的20时代迈进。智慧城市不再只是信息互联网化,而是人工智能化的新型基础设施的集合,比如,智慧城市中的智慧市政(水电煤能源、管网、路灯等)、智慧交通、智慧安监等。
在此背景下,能源、建设、生产、安保等城市经济服务等方面的物联网建设,正在形成下一个风口。据统计,物联网应用市场规模或达万亿级,目前已吸引了腾讯、阿里等互联网巨头以及移动、铁塔、联通等电信企业布局市场。
智慧城市建设迎来新阶段
近年来,我国多个城市开展了智慧城市建设试点,有效改善了公共服务水平,提升了管理能力,促进了城市经济发展。而在信息化后,智慧城市正在进入以智慧化、精细化治理为重要特征的新型智慧城市阶段。
2019年初,西安正式发布《关于加快推进新型智慧城市建设的决定》,明确提出将推进城市的智慧治理,优化城市管理。升级数字城管系统,搭建一体化城市管理平台等。
湖南省日前印发5G应用创新发展三年行动计划指出,到2021年,“5G+”行动计划初见成效,在工业互联网、自动驾驶、超高清视频、网络安全、医疗 健康 、智慧城市、数字乡村、生态环保等重点领域,打造100个以上示范应用场景。
北京市海淀区宣布,2019年上半年,海淀区拨付智慧海淀专项资金33亿元。包括试点搭建“城市大脑”基础平台,运用大数据、云计算和人工智能技术,在大力整合各部门信息化系统的基础上,加快推动城管、交通、环卫、安防、教育、医疗、社区等领域的智能化项目落地等。
中商产业研究院发布的《2019-2024年中国智慧城市建设发展前景与投资分析报告》显示,截至2016年底,国内100%的副省级以上城市、87%的地级以上城市提出了智慧城市计划,前三批智慧城市试点共签约311个城市,重点项目签约总量超过4000个。总计约500多个城市已提出智慧城市发展计划或在建智慧城市,预计总投资规模将达到万亿元级别。
万亿级应用场景显现
近日,在2019深圳国际LoRa物联网高峰论坛上,腾讯云物联网产品中心产品总监石文凭表示,在城市发展升级的进一步需求中,物联网应用市场的规模或达万亿级。
GSMA智库前不久发布的全球物联网市场报告显示,包括连接、应用、平台与服务等多方面,2025年全球物联市场将达到15万亿美元,商业应用更是占据了整个物联网市场的半壁江山。据中国物联网研究发展中心预计,2025年我国物联网产业规模将达2万亿元。
“但碎片化是目前物联网行业面临的问题。”深圳市唯传 科技 有限公司创始人、CEO姚晓海表示,从目前来看,无论应用场景还是客户规模均呈现碎片化,极为分散,因此多终端、多技术的融合将会是物联网的一个大趋势。
姚晓海说,作为智慧城市建设的一个重要方面,以仪器为终端,万物的统计、检测、计量都会基于物联网应用去做管理。同时,由于这种连接并不需要大量的数据传送,只需要在关键时间点进行数据传输,因此低功耗、低成本将是其应用的关键。
具体来看,任何一种无线通信技术都有自己适合的应用场景,LPWAN具有的低功耗、广覆盖、大连接以及低成本等特点,相比于传统的3G、4G、WiFi、ZigBee等通讯技术,更为适用于物联网行业。目前,LPWAN技术尚未形成统一标准,LoRa、NB-IoT、eMTC、Sigfox等都是比较典型的LPWAN技术。其中,作为最早出现的LPWAN技术之一,LoRa的主要优势在于传输距离远、功耗低、大容量以及组网灵活等。
姚晓海介绍说,LoRa的价值在于低功耗、远距离传输以及高度自主的布网能力,适用于对连续覆盖、深度覆盖要求高的场景,同时在一些特定细分场景中,比如偏远或边缘地区,更是有其他通信技术无可比拟的优势。“LoRa的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扩大3至5倍,实现了低功耗和远距离的统一。”
除了可控距离外,LoRa技术还可大幅度降低建设成本。姚晓海表示,LoRa不需要建设基站,一个网关便可控制较多设备,并且布网方式较为灵活。另外,对比24G和蓝牙、WiFi等技术,LoRa稳定性较高,也较为安全;而基于短距离射频技术和蜂窝基础设施和基于互联网的物联网网络均有数十亿终端分散在各处,造成部分信号难以长距离输送,且安全性有待考量。
姚晓海表示,国内LoRa产业生态正在不断完善,LoRa技术的应用场景也在不断扩充。未来,LoRa必将会在物联网产业中扮演重要角色。据统计,目前全球已有100个国家和地区的网络运营商部署了LoRa网络。
众巨头加速布局
目前,我国互联网巨头也已开启LoRa布局。腾讯方面,腾讯与维传共同成立深圳腾传物联技术有限公司,共建LoRaWAN网络,为各种物联网应用和终端用户(如政府公共服务)提供从设备、边缘到云端的LoRaWAN一体化解决方案。
腾讯云物联网产品中心产品总监石文凭表示,基于LoRa连接技术,腾讯已经在智慧城市、智慧停车、智慧社区、智慧消防等领域进行了规模化的应用。“但物联网的产业链非常长,这不是一家企业所能通吃的,需要各个不同环节的企业合作共赢,才能更好地促进产业发展。”
阿里云方面表示,除了将继续加大在LoRa芯片、IP、支撑平台上的投入外,未来还将全力打造百亿级LoRa连接,尽快实现LoRa的全面普及。阿里云智能IoT总监华璐坷表示,LoRa技术经过数年发展,已经初具规模,产业发展也进入了一个新的阶段。
华璐坷说,阿里提出了一个LoRa20的概念,在LoRa20时代,LoRa的技术特点与应用场景将逐渐转向室内消费级应用,这将会极大规模地促进LoRa的应用范围,未来LoRa将会如WiFi一样在企业中普及。
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