比较工业物联网中的几种主流无线技术

LoRa是美国Semtech公司开发和推广的一种基于扩频技术的超远距离、低功耗无线传输方案，为用户提供了一种能实现远距离、长电池寿命、大容量的简单系统，进而扩展传感网络。目前LoRa 主要在全球免费频段运行，工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa技术具有如下特点：

• 低功耗：通信距离可达15公里，接受电流仅10mA，睡眠电流200nA，延长了电池的使用寿命。
• 大容量：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。
• 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，定位则基于多点(网关)对一点(节点)空间传输时间差的测量，定位精度可达5m(假设10km的范围)。

因此，LoRa技术非常适于要求低功耗、远距离、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用，如能停车、车辆追踪、智慧工业、智慧城市、智慧社区等。

LoRa的缺点是传输速率慢，通信频段易受干扰，芯片供应被Semtech垄断，从底层开发周期较长，以及自组网的网络机制较为复杂，因此一般公司不愿研究LoRa技术，更愿意买模块直接用。

NB-IoT技术

NB-IoT(窄带物联网)技术起源于一家英国新创公司Neul(2014年被华为收购)，聚焦于低功耗广覆盖物联网(IoT)市场。

与使用标准LTE的全部10MHz或20MHz带宽不同，NB-IoT使用包含12个15kHz LTE子载波的180kHz宽的资源块，数据速率在100kb/s到1Mb/s范围之内。

NB-IoT使用授权频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

作为一项应用于低速率业务的技术，NB-IoT的优势主要有：

• 低功耗：NB-IoT牺牲了速率，却换回了更低的功耗。采用简化的协议，更合适的设计，大幅提升了终端的待机时间，部分NB终端的待机时间号称可以达到10年!
• 低成本：与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都可以复用。低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势，模块价格不超过5美元。
• 海量连接：在同一基站的情况下，NB-IoT可比现有无线技术提供50~100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。
• 广覆盖：NB-IoT室内覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力。

虽然NB-IoT具有很多优点，但其低速数据传输、隐私和安全、IT系统的转换时间等问题，都将限制其发展。

Sigfox技术

Sigfox源自法国的Sigfox公司以超窄带(UNB，Ultra Narrow Band)技术建设的无线网络，既是一种无线技术，也是一种网络服务。

Sigfox工作在868MHz和902MHz的ISM频段，消耗很窄的带宽或功耗。

Sigfox无线电设备采用一种被称为超窄带(UNB)调制的技术，偶尔以低数据速率传送短消息，消息最长是12个字节，一个节点每天可以传送的消息数量最多140条。由于是窄带宽和短消息，因此除了其162dB的链路预算外，还可以达到数公里的长传输距离。对于仅需发送较小的不频繁数据的突发应用，Sigfox是绝佳选择。

Sigfox的缺点是数据发送回传感器/设备(下行链路能力)受到严重限制，信号干扰也可能成为问题。

HaLow技术

连接不稳，效率不高，时段时续，这些一直是WiFi技术让人头疼的问题。

HaLow是适合工业物联网应用的新版WiFi，代号是802.11ah，它使WiFi可以应用到更多地方，如小尺寸、电池供电的可穿戴设备，同时也适用于工业设施内的部署，以及介于两者之间的应用。

HaLow采用900MHz频段，低于当前WiFi的2.4GHz和5GHz频段，更适合小量数据负荷以及低功耗设备。美国使用902MHz至928MHz的免许可频段， 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数WiFi设备在理想条件下最大只能达到100m的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km，信号更强，且不容易被干扰。HaLow号称传输距离是标准2.4GHz WiFi的两倍，而且穿墙能力更强。

HaLow不适于快速传输数据，也不适合网页浏览(这对物联设备影响不大)。另外，900MHz是未经授权的频段，容易受到干扰。

工业物联网无线技术参数比较

哪种技术将胜出?

据市场研究机构IHS Markit的最新报告，在低功耗广域网无线技术中，LoRa与NB-IoT可说是遥遥领先，LTE-M版本的4G蜂窝技术位居第三名，Sigfox紧随其后。

IHS Markit预测，NB-IoT与LoRa到2023年可望占据所有LPWAN链路的86%，2023年将会是这两种技术的竞争，其中更多私有网络将采用LoRa，NB-IoT则主要应用于公共网络。

值得一提的是，华为旗下的海思(HiSilicon)是目前NB-IoT芯片的领导供货商，其中有九成布署于中国;排名第二的NB-IoT芯片供货商是台湾的联发科(Mediatek)，第三大供货商则是中国的紫光展锐(Unisoc)。

（编辑：辽源站长网）

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