物联网边带是什么

当前，物联网（IoT）技术领域充释着各种标准，像NB-IoT、LoRa、SigFox等，他们正通过各自擅长的技术和应用抢夺IoT风口，以争取在这片广阔的市场上取得优势。
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NB-IoT是由电信标准延伸而出的，主要是由电信运营商支持，而LoRa则是一个商业运用平台，两者主要区别在于商业运营的模式：NB-IoT基本是由电信运营商来把控运营，所以使用者必须使用它的网关及服务，而LoRa就量对开放一些，有各种不同的组合方式，商业的模式是完全不同的。
技术层面上来看，NB-IoT和LoRa的差异其实并不是很大，属于各有优劣。而相对于某些领域，国内有一些用户在并行使用这两种技术和网络。NB-IoT相对而言是受限于基站的，而LoRa则要加入一个网关相对简单容易，并且总的来说价格要比NB-IOT低廉。用户可以根据需求，增加不同的网关覆盖。所以从覆盖程度上来说LoRa的覆盖程度可能比NB-IoT更广一点。
LPWAN又称LPN，全称为LowPower Wide Area Network或者LowPower Network，指的是一种无线网络。这种无线网络的优势在于低功耗与远距离，通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点，这种网络和其他用于商业，个人数据共享的无线网络(如WiFi，蓝牙等)有着明显的区别。
在广泛应用中，LPWAN可使用集中器组建为私有网络，也可利用网关连到公有网络上去。
LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似，再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮，使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种，还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。
概括来讲，LPWAN具有如下特点：
• 双向通信，有应答
• 星形拓扑(一般情况下不使用中继器，也不使用Mesh组网，以求简洁)
• 低数据速率
• 低成本
• 非常长的电池使用时间
• 通信距离较远
LPWAN适合的应用:
• IoT，M2M
• 工业自动化
• 低功耗应用
• 电池供电的传感器
• 智慧城市，智慧农业，抄表，街灯控制等等
LoraWAN和Lora之间关系
虽然一样是因为名字类似，很多人会将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层，但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲，LoRaWAN可以使用任何物理层的协议，LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。
LoraWAN的主要竞争技术
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如今市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术，例如深圳艾森智能（AISenz Inc）的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播，比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。
Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps)，也有一些较有前景的应用案例。
NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商，对这项技术热情不减。
关键技术Lora简介
LoRaWAN的核心技术是LoRa。而LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。所以为了便于不熟悉数字通信技术的人们理解，先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为：
1这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式
2在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持，尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。
OOK
OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1，也可能反向表示0)，无载波表示另外一个二进制值(正向是0，反向是1)。
在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔，可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势，因为只用传输大约一半的载波，其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。
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FSK
FSK全称为Frequency Shift Keying。LoRaWAN协议也在某些频段写明除LoRa之外也支持(G)FSK。FSK的核心思想是用两种频率的载波分别表示1与0。只要两种频率相差足够大，接收端用简单的滤波器即可完成解调。
对于发送端，简单的做法就是做两个频率发生器，一个频率在Fmark，另一个频率在Fspace。用基带信号的1与0控制输出即可完成FSK调制。但这样的实现中，两个频率源的相位通常不同步，而导致0与1切换时产生不连续，最终对接收器来讲会产生额外的干扰。实际的FSK系统通常只使用一个频率源，在0与1切换时控制频率源发生偏移。
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GFSK是基带信号进入调制前加一个高斯(Gaussian)窗口，使得频率的偏移更加平滑。目的是减少边带(Sideband)频率的功率，以降低对相邻频段的干扰。代价是增加了码间干扰。
对于这一方面的研究实验发现：学习Lora调制技术的一些准备及发现
然而，对于“悠久历史积累”和高安全、易部署等综合优势的LoRa阵营来说，最近几年里，在技术和落地方面虽取得了长足的进步，但离真正的规模、解决行业客户的切实问题是有着不小的差距。那么，究竟是技术壁垒突破较难？产业链生态不健全？亦或者是商业模式限制了从业者对市场规模的想象？对于LoRa产业链的广大从业者而言，找到制约LoRa技术大规模发展的瓶颈，并联手产业合力突围对推动产业良性发展至关重要。

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。

1、大大的改善了接收的灵敏度，降低了功耗。
高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(与环境有关)。其接收电流仅10mA，睡眠电流200nA，这大大延迟了电池的使用寿命。
2、基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理，系统容量大。
如图2所示，网关是节点与IP网络之间的桥梁(通过2G/3G/4G或者Ethernet)。每个网关每天可以处理500万次各节点之间的通信(假设每次发送10Bytes，网络占用率10%)。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置，发射功率20dBm(100mW)，那么在建筑密集的城市环境可以覆盖2公里左右，而在密度较低的郊区，覆盖范围可达10公里。
3、基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。
LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication)，而定位则基于多点(网关)对一点(节点)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m(假设10km的范围)。
这些关键特征使得 LoRa技术非常适用于要求功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用，如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等等应用和领域。

多年来，人们一直对广域网模拟器保有高度关注。广域网模拟器是一种设备，可让您在局域网中模拟出广域网环境，我们也称它为网络损伤仪。

局域网又快又好，广域网又慢又迟钝。在局域网中表现良好的应用程序一旦运行在广域网上，可能就会出现各种各样的问题，给用户带来糟糕的体验。

现如今，这些问题随着广域网越来越复杂而变得更加突出。与传统 WAN 不太一样的是，现在各种各样的网络共同构成了广域网，如：2G、3G、4G、5G、卫星、云、MPLS、专用电路、互联网、LoRaWAN 等。因此，“ WAN 模拟器”已演变为更通用的“网络模拟器”。

虽然广域网的组成变复杂了，但是在 LAN 中运行良好的应用程序在非 LAN 网络（例如 4G 网络）中可能会很糟糕，这仍然是绝对正确的。

因此，网络损伤仪的工作重点是经过一系列的测试，让您能够确定您的应用程序是否已经可以完美地适应真实多变的广域网。无论广域网环境有多糟糕，您的应用程序依然能保持正常运作。与在真实的广域网中测试，使用网损伤仪进行测试，节省了大量时间和成本。

网络损伤仪是一件神器，但是如何挑选适合自己产品的网络损伤仪呢？我们需要从以下7个方面来考虑。

这个问题乍一看很奇怪，但实际上非常重要。在产品发售之前，您的应用程序可能已经在实时网络、测试或开发环境中运行测试过了。在测试实验室环境下，您可以给应用程序建立一条专属的网络线路，给它安排许多测试用例。但是当我们通过网络损伤仪来对应用程序进行测试时，我们不应该再为应用程序建立单独的链路。相反，我们要将网络损伤仪串接在测试网络中。网络损伤仪应该可以适应和桥接不同的路由；支持NAT，可以识别静态和动态路由；可以串接在各种不同网络类型之间。只有这样，我们才能将网络损伤仪轻松的插入我们现行的网络中，并且做到对现有的环境干扰最小甚至做到无干扰。

我使用过很多产品，有些经常在用，有些则用得比较少。但是，坦率地说它们都很难使用。这导致我每次使用这些产品都非常痛苦。特别是一些不经常用到的产品，每次使用都要重新回想一下使用方式，这使得产品变得更加难用。

一款简单好用的网络损伤仪首先应该做到的是简单易用。我们可以从以下几方面来评估网络损伤仪是否易用：

在与一些用户交谈时，我发现一款网络损伤仪能提供的损伤数量往往会是客户最先考虑而且起到决定性作用的因素，例如产品 X 有 200 个损伤类型，产品 Y 有 300 个损伤类型，所以Y一定比X好，对吧？其实不然！

这就像数码相机的好坏一样——12兆像素的相机一定比8兆像素的相机好，对吧？也没有！稍微了解一些相机的人就知道镜头的质量同样很重要（拥有 1200 万个模糊像素有什么意义？）。而且对于相同尺寸的内部屏幕 (CCD)，单个像素上的光线较少，因此像素越多，低光性能可能越弱。

从相机这个例子可以看出，对于网络损伤仪来说：比较损伤种类的多少是没有意义的——重要的是你需要那些损伤类型，并且这些损伤类型对模拟真实的广域网环境起到了决定性的作用。

您要如何知道您的应用程序受到您“拨入”的特定网络条件的影响有多大？有些影响是我们可以用肉眼观察到的，比如：应用程序在极差的网络条件下崩溃或超时，手动和自动测试都将失败。

如果数据受到了额外的时延，那么问题就会出现。这个时延是多大？它导致数据慢了多少？对于用户来说是可以接受还是不可以接受？

一款优秀的网络损伤仪应该对每一项损伤数据都进行统计，将生成的最终数据报告显示给测试人员。这么一来，才能解放人力，使测试人员不必时时刻刻待在损伤仪旁边记录数据。

好的测试报告还能为您提供一些建议。例如，通过测试报告，您可以分析出当您将应用程序服务器从本地迁移到云时会发生什么，从而为您节省更多时间。

在大多数测试中，都不会邀请真实的用户来进行测试。即使是在 UAT（用户验收测试）中，在测试刚刚开始时，都不会优先选择真实的用户来做测试。

因为，对于大多数测试而言，人员是非常昂贵的资源。所以，如果网络损伤仪可以提供自动化测试可以大大节约人力资源。

对于不同的产品，使用的测试工具也会有差别：

根据您的自动化需求，控制网络损伤仪的方式也有许多：

现在国内大多的网络损伤仪都只提供 Python API 和 RESTful API。

但是，无论你选择哪个 API，都要小心一些语言陷阱。例如，你咨询网络损伤仪厂家：“你有API吗？” 他们回答：“是！”。但是要确保这些产品具有自动化所需的所有功能，而不是只能提供其中一部分功能的接口。

一些网络损伤仪只支持单用户使用。意味着只有当第一个用户使用完损伤仪之后，另一个用户才可以开始使用。这就造成了对网络损伤仪的争用，大大增加了测试周期的长度。此时，为了完成测试任务，您不得不购买多个这样的网络损伤仪。

如果一个网络损伤仪可供多个用户（或团队）同时使用，这就可以节约测试时间与经费。

对于可以同时并发 *** 作的网络损伤仪有一些要求：

我们都喜欢开源的或者免费的软件。 但是，这些免费的软件一旦出现了我们看不懂的问题，那只能在网上寻找答案。对于常见的产品来说，问题的解决方案会很多。但对于一些少见的或者专业性很强的产品，如网络损伤仪，网上关于这方面的信息很少，导致问题很有可能无法得到及时的解决。

第二个问题是谁负责产品的安全？假如我们只在一个没有网络的测试实验室来使用它，那可能没问题。但对于 DevOps、持续测试、开发来这些需要连接广域网的测试来说，产品的安全保障非常重要。而且，就算把它部署到孤立的实验室中，也难免会遇到安全问题。

第三，免费开源的产品通常不会有专业的团队为它维护和升级。例如，许多新的技术与网络模型都是免费的网络损伤仪没有的。

因此，拥有来自成熟供应商的适当支持的产品，应该是会定期安全更新、错误修复和推出新功能，以解决上述的问题。

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