物联网（ IoT ，Internet of things ）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与因特网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网这一概念提出已有20多年，但受全球各国重视是2008年和2009年这两年，各国纷纷推出物联网相关政策，我国也开启了物联网发展里程碑的年份，列为国家五大新兴战略性产业之一。经过10年发展，物联网已不再是高高在上的概念，在云+AI等技术加持下，让物联网得到了广泛应用，产业发展迅猛，也迎来了黄金发展时代。
运营商、半导体厂商、通信设备、云服务商和应用端等形成物联网产业链，而NB-IoT和LoRa等LPWA低功耗广域网通信技术，解决物联网大规模部署连接等需求，继而使得物联网在工业、零售、物流和交通等垂直领域得到广泛应用。
在产业链积极推动下，物联网连接规模成倍速度增长，LPWAN连接的复合年增长率为109%。此外物联网高级顾问杨剑勇指出，5G技术部署，也将把物联网带上更高的层次，也让万物互联成为可能，其中运营商是万物互联积极推动者，全球运营商纷纷转型寄望于在大连接时代，不再局限做一个管道提供者，希望能抢夺物联网应用端市场，例如面向工业、教育、医疗、车联网和智慧家庭等应用场景寻求机遇。
物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大，而且是实现设备联网不可或缺的产品，不少相关的top域名都被注册。技术对比
1、工作频段与服务质量
对于工作频段而言，在远距离通讯中，对于LoRa来说，处于非授权频段进行工作，与其他行业的无线通讯网络相比较，在LoRa技术中融入了线性调频技术，充分确保了工作频段的低功耗性，在很大程度上，增加了通讯距离 。对于NB-IoT技术，主要是建立在蜂窝技术的基础之上，采用了1GHz之下的授权频段。
与NB-IoT相比，LoRa技术的抗干扰能力较强，且可实现多信道数据的并行处理，但无法提供与NB-IoT相同的服务质量，若想取得更高的服务质量，需要投入更多的资源。在NB-IoT技术之中，通过授权频段及同步协议，可为服务质量打下基础，而对于LoRa技术，其应用的场景不能对该技术有很高的服务质量要求。通过比较，NB-IoT更加可靠，可以为用户提供高质量服务，用户体验更佳，大部分运营商也更加青睐于NB-IoT。
2、网络覆盖范围与成本
在网络覆盖范围方面，NB-IoT覆盖面更大。在郊区，利用LoRa技术，传输距离只能达到15千米，而利用NB-IoT技术，传输距离可达35千米，超过前者的两倍。不过，在部署方面，LoRa要优于NB-IoT。对NB-IoT进行部署的时候，信号强度取决于4G/ITE的情况，比如NB-IoT无法部署在4G未覆盖的农村地区。在成本方面，虽然NB-IoT的服务质量比较好，但在频段授权方面，会花费很多的资金，在每个基站中，最少的投资资金也需要15000美金；对于LoRa技术，其服务质量不高，只能够适用于要求比较少的场景中，在部署成本方面，比NB-IoT会少很多。
3、电池寿命与频段利用率
对于IoTaWAN协议，能够按照实际的应用场景，对节点的通讯频率进行合理调整，有效降低了运行能耗，不管是蜂值电流，还是休眠电流均比较小，有效延长了电池的使用寿命。
市场定位1、LoRa技术
在LoRa技术中，其协议具有一定的独特性，能够根据客户的需求，及时做出相应的改变，在网络部署方面， 花费的成本也相对较低。一般来说，LoRa技术可以应用在具有特殊要求的网站中，比如说：企业以及政府机构等。LoRa技术具有较强的灵活性，也比较经济实惠。不仅如此，LoRa可以满足定位跟踪额的需求，功耗比较低，其连接量比较大。
在我国的各个城市中，具有诸多的高速公路，各个国道和省道 也正在不断的发展中，在这样的背景下，出现了智慧道路。在LoRa技术的基础上，提出了智慧道路的想法，利用LoRa信号覆盖，能够有效处理道 路中诸多的突发情况，缓解了交通拥堵现象。
(1)应急终端
在道路中，一旦出现车祸，又或者车辆出现问题的情况下，在路灯杆中，经过应急终端的安装，可以向道路管理云平台发送相应的求助请求信息。在道路管理云平台中，经过接收相应的请求之后，得䀐GIS，可以准确掌握事发地点，进而安排适合的人员，准确 到达事发地点，有效处理交通事故。
(2)手机APP用户端
在APP客户端中，用户能够接收道路管理云平台所发送的交通情况信息，在道路管理云平台中，可以向自己 车辆发送其所在路段的交通信息，在智慧道路中，提供的信息比较准确。
(3)道路管理云平台
对于道路云平台，主要的功能包括两方面，第一，接收应急终端的求助请求；第二，在APP客户端中，为客户及时反馈路况。
2、NB-IoT技术
NB-IoT是基于蜂窝技术建立的，其服务质量比较高，受到诸多运营商的认可。由于国际标准的指定，在加上监管政策的实施，运营商对NB-IoT技术进行了大力推广，在网络部署中，NB-IoT技术得到了广泛应用，在公网以及运营商级的相网络中，NB-IoT技术具有明显的优势。如今，在市场中，经过NB-IoT技术的应用，可以满足低传递速率的场景，还能满足时间延长较少的场景，具体的应用实例如下。
以NB-IoT为基础，这样的智慧消防栓能够有效弥补传统消防栓的不足，尤其是消防栓偷水、漏水、倾斜撞倒、故障检测等方面的问题。对于NB-IoT技术，应用在智慧消防栓的时候，主要优势为以下几个方面。
（1）状态监测 监测城市各街道消火栓状态，以及电源、水压是否正常、完好；消火栓开水监测及开水持续时间监测；消火栓完好监测（倾斜、撞倒）；
（2）异常实时报警 出现突发情况，系统自动发出报警信息，通知相关人员对有安全隐的地点采取紧急措施，避免出现意外；
（3）偷水漏水监测 硬件方案内置感应传感器，可感应消火栓转轴的拧动，从而获取消火栓的阀位开关度，监测偷水漏水。
（4）人员识别 通过在嵌入式主板集成RFID识别器，并为每个维护管理人员配备相应的IC卡，可精确判断消防栓的开闭是否属于正常维护，实现智能化管理。
（5）地图精确定位 系统架构GIS地理信息系统平台，将消防辖区内消防栓数据定位在地图上，直观显示每个消防栓地理位置以及状态。
3、LoRa与NB-IoT的共同发展经过大量的分析可知，LoRa与NB-IoT有着自己的技术特点，其市场特性也是不同的，在这两者中，技术都不是完整的，根据目前物联网发展的情况可知，LoRa与NB-IoT的共同发展是未来的发展方向，经过这两项技术的联合应用，可以优势互补，进而建立更加健全的物联网网络层，扩大物联网的立体格局。
综上所述，在物联网市场中，经过LoRa、NB-IoT技术的应用，开创了物联网的新格局，促进了各个行业的发展。对于LoRa技术，可以有效应用在网络部署中，而NB-IoT技术的服务质量比较高，在公用网络值得推广使用。
1、LoRa技术LoRa简介：
物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有24GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术，优缺点非常明显，可如下图总结。在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。
LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。
2、ZigBee技术
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
ZigBee是一种无线连接，可工作在24GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。
作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：
(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。
(2) 成本低： ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到15—25美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
(4) 网络容量大： 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254
个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。
(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。
(6) 安全： ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
在这之前，我们通过《从陌生到认识——LoRa技术》知道了LoRa，在这之后，我们或许可以将LoRa技术落地应用。
首先，什么是LoRa网关？ 网关功能和大小都和WIFI路由器差不多，它用来接收节点（终端）发射的数据，然后通过互联网把数据转送到LoRa应用服务器。
常用的LoRa网关芯片有：
以 Dragino 网关为例，Dragino LG08 网关使用了一个网关芯片（SX1301)，两个射频前端芯片(SX1257)，可以同时监听8路+1路LoRa信号，接收灵敏度为 -140dBm，支持LoRaWAN协议标准。
大部分网关的设计都可以同时接收8 路不同射频频率的信号
因为，LoRa网关有8个LoRa信号接收信道，这信道好比马路上的车道，如果马路有八条车道，即可以同时实现八辆车并排通行，如果要求每一种类型的车仅能行驶在固定的车道，那么，八车道的马路同时并排的八辆车必须是不同类型的，LoRa网关也如是，它只能同时接八种不同类的信号（频率和SF不同），如果同一时间有大量节点发射数据，网关的信道被占满后，会放弃其他多余的信号。
LoRa信道冲突是很常见的，所以节点发射信号要有协议规定，例如信号占空比，每个节点每次发射信号占用的时间不能超过规定的时间，否则视为不遵守规则。 网关可以通过硬件设计方式，例如添加节点芯片，实现LBT——listen-before-talk，LBT的作用是监控信道是否被占用，在某些国家（日、韩）是强制要求网关实现这个功能的，因为这些国家面积小，人口又比较多，通信频道容易拥塞，使用LBT能提高信道效率。
网关容量的计算比较复杂，如果终端按每3分钟发射一次数据，数据长度为50B去估算，网关接纳终端的数量是900个左右。
具体要计算网关接纳终端的容量，受很多因素制约，其中至关重要的是通道多址接入控制协议，多址接入协议分类有：
1固定多址接入，典型的有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、 码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)。
2随机多址接入，靠随机数控制，典型的协议有ALOHA, CSMA。
3基于预约的多址接入，数据发射前先进行通道预约，原理和日常预约挂号差不多。
LoRaWAN一般有8路信道，每路信道是相互独立的，我们只要分析其中一路信道，计算其容量，再乘以8就可以计算出网关的容量。
以Dragino LG08网关的其中一个信道为例进行分析，首先，需要统计网关覆盖区域内的所有终端节点的发包长度、ADR后的扩频因子、发包频率这些参数。通过LoRa计算工具（计算公式）计算出LoRaWAN模式下不同扩频因子对应的传输速率，并计算出每个终端节点的每个包的飞行时间，然后进行加权平均和数据处理。
处理方法如下：
很明显LoRa的网关容量是足够大的，物联网节点设备每天的发包率大多数都很低，一个Dragino LG08网关每天可以支持几十万（粗略估算 )条上行数据，计算公式： 。
如果考虑下行数据，上行的数据包总量会有所减少，大概会减少 20%~50%的上行数据容量。
如果使用Dragino的新款网关LIG16（SX1302方案），上述数据容量会明显增大，1302的信道的吞吐量要比1301大 倍。
基本上，LoRaWAN网络的信道容量是足够的，网关布置的关键是要考虑信号的覆盖问题。
LoRa节点芯片亦发展到了第二代，第一代为SX127X系列，第二代为SX126X系列，新产品性能必须要比旧产品性能好，SX126X对比旧版的优势有：
可以通过使用温补晶体或电路开槽的方案解决。
空中飞行时间可以通过公式计算得到：
是单个码元的时间， 是数据包码元总数。
数据包长度值最小是1B，最大长度需要满足国家地区无线电规范。 需要注意的是，每增加1B长度的数据，其空中飞行时间不会连续增加，而是增加一定字节的数据后一次性增加时间。
这是因为数据发射前要经过LoRa芯片的交织编码处理，而交织编码器有一定的容余空间。
例如在 SF = 7 的配置下，交织器的容量是 ，其中有 是有效载荷， 发送1B~3B的数据都是用5个码元，发送4B数据时，就要10个码元数，而10个码元可以容纳56b（7B）有效载荷。
LoRa通过无线电波传输，无线电波从发射天线发出，沿不同途径和方式到达接收天线，传输到达的距离远近和电波的频率、极化方式、传播的路径等有关。
电波的理想路径是在真空传输，没有阻挡，舒舒服服。
在实际的应用环境中存在各种障碍物，使电波的传播产生反射、绕射和衍射等非理想传输方式，造成距离计算的多样性和复杂性。
无线电波极限距离可以用公式表达为：
弗里斯传输方程是讨论，在自由空间的一个射频发射和接收系统中，发射功率、接收功率与天线增益、传输距离之间的关系。
当发射天线与接收天线的方向系数 都为1时，设发射天线辐射功率 与接收天线的最佳接收功率 的比值为 ， 得公式：
D=1时，无方向性发射天线的功率密度：
D=1时，无方向性接收天线的接收面积：
该天线的接收功率为：
于是自由空间传播损耗为：
当电波频率提高一倍或距离增加一倍时，自由空间传播损耗分别增加6dB 。
如果考虑天线增益影响，发射天线增益系数为 ， 接收天线为 ，可以导出公式：
这就是弗里斯传输公式 ，它还有很多变形，利用公式可计算收发设备间的最远工作距离 。
电磁波传播过程中存在额外衰减，定义为衰减因子：
相应的衰减损耗为：
A与工作频率、传播距离、媒质电参数、地貌地物、传播方式等因素有关。
基本传输损耗：
在路径传输损耗 为客观存在的前提下，降低链路传输损耗L的重要措施就是提高收、发天线的增益系数。
链路预算用来估算信号能成功从发射端传送到接收端之间的最远距离。
一个系统中链路预算等于其发射机的最大输出功率与接收机最高灵敏度的差值，用dB表示。当系统的链路预算大于路径损耗时，可以实现通信。
接收信号强度（RSSI）常用 表示， 用来判断链接质量，其表达式为：
理论上两颗简单的SX1262芯片就可以实现地球和月球之间的无线通信。
实际应用可以通过增大发射功率或者改善天线架设环境等措施去增加无线传输距离。
LoRa技术的性能大体讨论到这里，更高深的知识还待去学习更新。
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