关于窄带物联网NB-IoT前沿技术24683.docx

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1、深度解析LoRa与NB-IoT的区别一、引言物联网应用用需要考虑许许多因素，例例如节点成本本，网络成本本，电池寿命命，数据传输输速率(吞吐率)，延迟，移移动性，网络络覆盖范围以以及部署类型型等。可以说说没有一种技技术可以满足足IoT所有的的需求。NBB-IoT和和LoRa两种种技术具有不不同的技术和和商业特性，所所以在应用场场景方面会有有不同。这里里会针对二者者的区别进行行阐述，并且且对各自适合合的应用场景景进行说明。二、频段，服服务质量和成成本LoRa工工作在1GHHz以下的非非授权频段，故故在应用时不不需要额外付付费。NB-IoT和蜂蜂窝通信使用用1GHz以下下的授权频段段。处于5000M

2、Hz和和1GHz之间间的频段对于于远距离通信信是最优的选选择，因为天天线的实际尺尺寸和效率是是具有相当优优势的。LoRaWWAN使用免免费的非授权权频段，并且且是异步通信信协议，对于于电池供电和和低成本是最最佳的选择。LoRa 和 LoRaWAN 协议，在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性，但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS)。据悉授权的Sub-GHz频段的竞拍，每MHz价格超过5亿美金。蜂窝网络和NB-IoT出于对服务质量(QoS)的考虑，并不能提供类似LoRa一样的电池寿命。由于QoS和高昂的频段使用费，需要确保QoS的应用场景推荐使用蜂窝网络和NB-IoT，而低成

3、本和大量连接是首选项的话LoRa是不错的选择，如下图。三、电池寿寿命和下行延延迟蜂窝网络设设计的理念是是最优的频段段利用率，相相应的就牺牲牲了节点成本本和电池寿命命。相反，LLoRaWAAN节点是为为了低成本和和长电池寿命命而生，在频频段利用率方方面有一定的的欠缺。关于电池寿寿命方面有两两个重要的因因素需要考虑虑，节点的电电流消耗(峰值电流和和平均电流)以及协议内内容。LoRRaWAN是是一种异步的的基于ALOOHA的协议议，也就是说说节点可以根根据具体应用用场景需求进进行或长或短短的睡眠，而而蜂窝等同步步协议的节点点必须定期地地联网。例如如，现在市面面上的手机工工作时每1.5s必须与与网络进

4、行同同步。在NBB-IoT中中，这种同步步变少但是仍仍然在定期进进行，这样就就额外的消耗耗了电池的电电量。在蜂窝网络络中调制是充充分利用频段段的有效手段段，但是从节节点的角度这这并不是有效效的。蜂窝的的调制(OFFDM或者FDMAA)需要一个个线性的发射射器来产生调调制信号，而而一个线性的的发射器需要要的峰值电流流比非线性调调制多几个数数量级，越高高的峰值电流流会消耗电池池更多的电量量。但同步的通通信协议在较较短的下行延延迟方面具有有优势，同时时NB-IooT可以为需需要大量数据据吞吐量的应应用提供快速速的数据传输输速率。而LLoRaWAAN的Classs B 通过过定期地(编程实现)唤醒终端

5、以以收取下行消消息而缩短了了下行通信的的延迟。所以对于需需要频繁通信信、较短的延延迟或者较大大数据量的应应用来说NBB-IoT或或许是更好的的选择，而对对于需要较低低的成本、较较高的电池寿寿命和通信并并不频繁的场场景来说LooRa更好。四、网络覆覆盖和部署时时间表节点工作的的本质需求是是网络的覆盖盖，对于NBB-IoT来来说一个明显显的优势是可可以通过升级级现有的网络络设施来提供供网络部署，但但是这种升级级仅限于某些些特定的4GG/LTE基基站，并且花花费较高。并并且这种升级级仅适于已经经具有4G/LTE覆盖盖的城区，对对于偏远或者者郊区等没有有4G覆盖的来来说并不合适适。NB-IIoT标准在

6、在16年6月公布，预预计模块将于于17年上半年年量产发布。除网络部署之外，相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索，但是市场需求和机会是否会等待呢?LoRa的的整个产业链链相对已经较较为成熟了，产产品也处于“蓄势待发”的状态，同同时全球很多多国家正在进进行或者已经经完成了全国国性的网络部部署。LoRRa产业链一一个突出优点点是每个环节节的成员都掌掌握着自主性性，一些大公公司正在计划划创造一种混混合型的商业业模型来部署署网络和应用用。但NB-IoT产业业链会受到频频段、运营商商等限制。五、设备成成本,网络成本和和混合模型对终端节点点来说，LooRaWANN协议比NB-IoT更简简单

7、，更容易易开发并且对对于微处理器器的适用和兼兼容性更好。NB-IoT的调制机制和协议比较复杂，这就需要更复杂的电路和更多的花费，同时NB-IoT和3GPP一样是要收税的。现阶段对于一部手机的税费大概是5美元，但这对于物联网设备来说显得太昂贵了，而且如果贸然的降低税费会引起手机等移动通信市场的价格混乱。所以3GPP组织如何权衡IoT和移动通信两方面税费问题也个大问题。低成本、技技术相对成熟熟的LoRaa模块已经可可以在市场上上找到了，并并且升级版还还会接踵而至至。LoRaa联盟没有过过多版权和税税费的限制使使得在LoRRa产业链下下模块低于4美元是十分分可观的。现现在市场上的的LoRa模块块价格

8、一般在在7-10美元元，但是随着着技术的成熟熟度提高4-5美元并不不是大问题。而而现在一个LLTE模块的的价格却很难难低于20美元。相对于传统统的只依靠“铁塔”部网，对于于IoT和LPWANN来说部署需需要使用不同同模型以降低低支出和运营营成本。LooRaWANN部署花费更更少，因为可可以利用传统统的信号塔、工工业基站甚至至是便携式家家庭网关来进进行。现阶段段一个塔式的的基站价格大大概是10000美元，工工业基站价格格低于5000美元，而家家庭式的网关关只需要1000美元左右右。但是对于于NB-IooT来说，升升级现有的44G LTEE基站的价格格保守估计每每个不少于115000美美元。六、应

9、用举举例如之前提到到的，没有一一种技术可以以同时满足IIoT应用的的所有需求。下下面将通过几几个具体的应应用实例来分分析NB-IIoT 和LoRa 各自适合的的应用场景。A：智能电电表在智能电表表领域相关的的公司和部门门需要高速率率的数据传输输、频繁的通通信和低延迟迟。由于电表表是由电源供供电的，所以以并没有超低低功耗和长电电池使用寿命命的需求。并并且还需要对对线网进行实实时监控以便便发现隐患时时及时处理。LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟，但是对于高传输速率和频繁通信的需求NB-IoT是更适合于智能电表的选择。并且电表一般安装在人口密集的地区的固定位置，所以对于运营商部网也较为容易。

10、B：智慧农农业对农业来说说，低功耗低低成本的传感感器是迫切需需要的。温湿湿度、二氧化化碳、盐碱度度等传感器的的应用对于农农业提高产量量、减少水资资源的消耗等等有重要的意意义，这些传传感器需要定定期地上传数数据。LoRRa十分适用用于这样的场场景。而且很很多偏远的农农场或者耕地地并没有覆盖盖蜂窝网络，更更不用说4GG/LTE了了，所以NBB-IoT并并不如LoRRa一样适合合于智慧农业业。C：自动化化制造工厂机器的的运行需要实实时的监控，不不仅可以保证证生产效率而而且通过远程程监控可以提提高人工效率率。在工厂的的自动化制造造和生产中，有有许多不同类类型的传感器器和设备。一一些场景需要要频繁的通信

11、信并且确保良良好的服务质质量(QoSS)，这时NB-IoT是较较为合适的选选择。而一些些场景需要低低成本的传感感器配以低功功耗和长寿命命的电池来追追踪设备、监监控状态，这这时LoRaa便是合理的的选择。所以以对于自动化化生产制造的的多样性来说说，NB-IIoT 和LoRa都有有用武之地。D：智能建建筑对于建筑的的改造，加入入温湿度、安安全、有害气气体、水流监监测等传感器器并且定时的的将监测的信信息上传，方方便了管理者者的监管同时时更方便了用用户。通常来来说这些传感感器的通信不不需要特别频频繁或者保证证特别好的服服务质量，同同时便携式的的家庭式网关关便可以满足足需要。所以以该场景LooRa是比较

12、较合适的选择择。E：零售终终端(POSS)零售终端(POS)系系统往往需要要较频繁和高高质量的通信信，而且这些些设备通常有有专门供电的的设备，所以以对于较长的的电池使用寿寿命没有要求求。同时对于于通信的时效效性和低延迟迟要求较高。所所以出于以上上考虑NB-IoT比较较适合于本应应用。F：物流追追踪追踪或者定定位市场的一一个重要的需需求就是终端端的电池使用用寿命。物流流追踪可以作作为混合型部部署的实际案案例。物流企企业可以根据据定位的需要要在需要场所所部网，可以以是仓库或者者运输车辆上上，这时便携携式的基站便便派上了用场场。LoRaa可以提供这这样的部署方方案，而对于于NB-IooT来说追踪踪范

13、围过大基基站的铺设是是很大的问题题。同时LooRa有一个个特点，在高高速移动时通通信相对于NNB-IoTT更稳定。出出于以上的考考虑，LoRRa更适合于于物流追踪。7、总结IoT领域域并没有一个个没有争议的的选择，每一一个应用场景景都有自己独独特的需求和和考虑。本文文阐述了NBB-IoT和和LoRa二者者各自的特点点和商业模式式，相信二者者在IoT市场上上都将有一席席之地。想快速全面了解解LoRa？看看这篇就够了了！物联网的快快速发展对无无线通信技术术提出了更高高的要求，专专为低带宽、低低功耗、远距距离、大量连连接的物联网网应用而设计计的LPWAAN(loww-poweer Widde-Are

14、ea Nettwork，低低功耗广域网网)也快速兴起起。NB-IIoT与LoRa是其其中的典型代代表，也是最最有发展前景景的两个低功功耗广域网通通信技术。这两种LPPWAN技术术都有覆盖广广、连接多、速速率低、成本本低、功耗少少等特点，都都适合低功耗耗物联网应用用，都在积极极扩建自己的的生态系统。可可是，这两者之间间到底有什么么区别和不同同?有什么重叠叠或不同的应应用范围?两者之间是是你死我活的的互相替代关关系还是你有我我无的互补关关系?这也是笔者者试图弄清楚楚的问题，接接下来我们将将会陆续推出出广域物联网网通信技术专专题文章，介介绍LoRaa和NB-IooT和两种技技术、各自生生态以及对两两

15、者进行对比比。LoRa：易于建设和和部署的低功功耗广域物联联技术LoRa的的诞生比NBB-IoT要要早些，20013年8月，Semttech公司司向业界发布布了一种新型型的基于1GGHz以下的的超长距低功功耗数据传输输技术(Loong Raange，简简称LoRaa)的芯片。其其接受灵敏度度达到了惊人人的-1488dbm，与与业界其他先先进水平的ssub-GHHz芯片相比比，最高的接接收灵敏度改改善了20ddb以上，这这确保了网络络连接可靠性性。它使用线性性调频扩频调调制技术，即即保持了像FFSK(频移移键控)调制相同的的低功耗特性性，又明显地地增加了通信信距离，同时时提高了网络络效率并消除除

16、了干扰，即即不同扩频序序列的终端即即使使用相同同的频率同时时发送也不会会相互干扰，因因此在此基础础上研发的集集中器/网关(Conncentrrator/Gatewway)能够够并行接收并并处理多个节节点的数据，大大大扩展了系系统容量。图1：LooRa技术特特点线性扩频已已在军事和空空间通信领域域使用了数十十年，因为其其可以实现长长通信距离和和干扰的鲁棒棒性，而LooRa是第一一个用于商业业用途的低成成本实现。随随着LoRaa的引入，嵌嵌入式无线通通信领域的局局面发生了彻彻底的改变。这这一技术改变变了以往关于于传输距离与与功耗的折衷衷考虑方式，提提供一种简单单的能实现远远距离、长电电池寿命、大大

17、容量、低成成本的通讯系系统。LoRa主主要在全球免免费频段运行行(即非授权频频段)，包括4333、868、915 MMHz等。LoRaa网络主要由由终端(内置LoRaa模块)、网关(或称基站)、服务器和云云四部分组成成，应用数据据可双向传输输。如图2所示。图2：LooRa网络架架构LoRa的的优势主要体体现在以下几几个方面：1、大大的的改善了接收收的灵敏度，降降低了功耗高达1577db的链路路预算使其通通信距离可达达15公里(与环境有关关)。其接收电电流仅10mmA，睡眠电电流200nnA，这大大大延迟了电池池的使用寿命命。2、基于该该技术的网关关/集中器支持持多信道多数数据速率的并并行处理，

18、系系统容量大。如图2所示示，网关是节节点与IP网络之间间的桥梁(通过2G/33G/4G或或者Etheernet)。每个网关关每天可以处处理500万次各各节点之间的的通信(假设每次发发送10Byytes，网网络占用率110%)。如如果把网关安安装在现有移移动通信基站站的位置，发发射功率200dBm(1100mW)，那么在建建筑密集的城城市环境可以以覆盖2公里左右，而而在密度较低低的郊区，覆覆盖范围可达达10公里。3、基于终终端和集中器器/网关的系统统可以支持测测距和定位。LoRa对对距离的测量量是基于信号号的空中传输输时间而非传传统的RSSSI(Recceivedd Signnal Sttern

19、gtth Indd-icattion)，而而定位则基于于多点(网关)对一点(节点)的空中传输输时间差的测测量。其定位位精度可达55m(假设10kmm的范围)。这些关键特特征使得 LLoRa技术术非常适用于于要求功耗低低、距离远、大大量连接以及及定位跟踪等等的物联网应应用，如智能能抄表、智能能停车、车辆辆追踪、宠物物跟踪、智慧慧农业、智慧慧工业、智慧慧城市、智慧慧社区等等应应用和领域。应用：国外如火如如荼，国内略略显冷清一种通讯技技术要实现大大规模商业化化，除技术本本身要有特定定的优势外，还还需要背后阵阵营强力支持持，其中产业业联盟就是一一股强大的推推动力量，LLoRa也不不例外。2015年年3

20、月LoRa联盟盟宣布成立，这这是一个开放放的、非盈利利性组织，其其目的在于将将LoRa推向向全球，实现现LoRa技术术的商用。该该联盟由Seemtechh牵头，发起起成员还有法法国Actiility，中中国AUGTTEK和荷兰兰皇家电信KKPN等企业业，到目前为为止，联盟成成员数量达3330多家，其其中不乏IBBM、思科、法法国Orannge等重量量级厂商。LoRa的的产业链中(包括终端硬硬件产商、芯芯片产商、模模块网关产商商、软件厂商商、系统集成成商、网络运运营商)的每一环均均有大量的企企业，构成了了LoRa的完完整生态系统统，促使了LLoRa的快快速发展与生生态繁盛。图3：LooRa产业链

21、链中的厂家目前LoRRa网络已经经在世界多地地进行试点或或部署。据LLoRa联盟盟年初的数据据是有9个国家开始始建网，566个国家开始始进行试点;截至目前最最新公布的数数据，已经有有17个国家公公开宣布建网网计划，1220多个城市市地区有正在在运行的LooRa网络，如如美国、法国国、德国、澳澳大利亚、印印度等等国家家，荷兰、瑞瑞士、韩国等等更是部署或或计划部署覆覆盖全国的LLoRa网络络。图4：法国国电信运营商商Bouyggues部署署连接百万设设备量的LooRa网络LoRa技技术在国外发发展如火如荼荼。不过就国国内来看，LLoRa的应应用似乎并不不多，目前可可看到的公开开应用是国内内AUGT

22、EEK公司在京京杭大运河开开展的LoRRa网络建设设，据悉目前前已经完成江江苏段的全线线覆盖。其实国内从从事LoRaa模块和方案案开发的厂商商并不少，除除AUGTEEK，还有洲斯物物联、思创汇汇连、普天通通达、八月科科技、NPLLink、门门思科技、利利尔达、通感感微电子、上上海雍敏、武汉拓拓宝、博大光光通、纵行科科技、唯传科科技、三凡信息等等等众多公司。LoRa易易于建设和部部署，得到越越来越多国内内公司的关注注和跟进。例例如深圳通感感微电子有限限公司成立了了专门的项目目组从事LooRa模块、网网关和整体方方案的开发。据据该公司副总总经理刘文上上介绍，通感感微做了不少少相关LoRRa的项目，

23、例例如可实时显显示停车位分分布状况的停停车场监控系系统(图5)、实现无无线土壤检测测的智能农业业系统(图6)、防止盗盗猎的南非KKrugerr国家公园犀犀牛保护项目目(图7)等。这些项目的的部署时间都都非常快，例例如上述的停停车监控系统统，覆盖面积积10km*10km，部部署了6个LoRa网关关，支持终端端规模30000个，部署署时间仅需两两周。不过这这些项目都是是为国外而开开发的，刘文文上表示他们们今年才在国国内开展一些些项目。图5：成功功案例-停车场监控控图6：成功功案例-智能农业图7：成功功案例-犀牛保护项项目疑问：后起起之秀NB-IoT将导导致LoRaa消亡?随着今年66月份NB-II

24、oT的标准准冻结，近来来备受瞩目的的NB-IooT的规模化化商用的基础础终于落实。普普遍认为20017年将是是NB-IooT网络商用用的元年。作为华为和和众多运营商商力推的低功功耗广域网技技术，NB-IoT一经经推出就受到到了业内的广广泛关注，LLoRa和NB-IooT之争的话话题不曾间断断。Nb-iiot联盟成成员之一的沃沃达丰，其某某位高管甚至至公开表示了了“NB-IIoT将导致致LoRa消亡亡”的观点。面对这样一一个有强劲后后台的后起之之秀，LoRa真真的会被其取取代吗?刘文上认为为，从技术上上看，两者之之间其实并没没有太大的优优劣式之分，从从应用范围上上来看，两者者其实很多都都是一样的

25、。区区别在于，NNB-IOTT采用的是运运营商统一部部署覆盖全国国的网络进行行收费运营的的方式，而LLoRa可以以让企业搭建建属于自己的的网络实现业业务运营。虽虽然NB-IIoT受到了了运营商的强强力支持，不不过并不代表表LoRa就会会被轻易取代代。“LoRaa相对NB-IIoT的好处处是已经有成成熟的商用，而而NB-IooT才刚刚开开始。LoRRa和NB-IooT的应用可可能会有很多多重叠，不过过NB-IooT是由运营营商来主导，要要用到运营商商的网络，因因此数据是先先上到运营商商那里，许多多企业或许不不愿意把自己己的数据给到到别人，所以以这些企业宁宁愿部署自己己的私有物联联网络，这时时候用

26、LoRRa就很合适适。”刘文上说道道。上海雍敏信信息科技股份份有限公司董董事长张敏也也有同样的观观点，该公司司目前也在为为第三方开发发LoRa方案案。他认为，其其实LoRaa和NB-IooT两个都是是目前最有发发展前景的远远距离通信技技术，并且他他们在技术上上来说并不是是说哪个更好好，哪个差些些，最终谁发发展得好，主要看背后后的阵营的推推动力量以及及国家的政策策。“两者的应应用范围其实实也没有太大大区别，都是是智能电表、水水表抄表、智智能农业等低低数据量的采采集。说到智智能电、水表表的抄表，如如果采用NBB-IoT，需需要用到电信信运营商的基基站，但是水水电气的运营营商(电力公司、水水务公司)

27、不会把数据据通过电信运运营商绕一圈圈在收回来，他他们完全可以以自己搭建网网络，因为其其中涉及到很很多利益分配配问题。”张敏说道，所所以最终哪类类技术会更胜胜一筹或占据据大部分应用用目前还不好好判断。12种无线技术术，谁将成为为物联网时代代的“成王败寇”？物联网，万万物互联。在在这个时代下下，越来越多多的物体将被被连接到互联联网，并最终终实现到主控控端/云端的连接接。这些连接接，我们可采采用多种通信信链路予以实实现。然而，设备备本身一般通通过无线方式式连接到物联联网系统。这这种无线连接接是系统中极极为重要或最最为薄弱的链链路。因此，选选择一种能够够匹配设备及及其周边环境境的无线技术术很重要。本本

28、文介绍了最最有可能为新新设计采用的的几种无线候候选技术。设备通过无无线方式链接接到网关是一一种典型的物物联网连接场场景(图)。网关是通通过公用宽带带电缆或DSSL调制解调调器连接互联联网的接口，然然后再通过互互联网服务提提供商连接到到互联网。在在另外一种被被称为机到机机(M2M)的应用场景景中，设备连连接会经过一一家蜂窝运营营商，然后再再到另一家运运营商，或直直接到互联网网。图：针对物物联网(a)和M2M(bb)应用的典典型无线连接接场景在选择无线线技术时必须须详细考察许许多设计因素素： 设备的的数据速率：视频流，测测量每分钟的的温度，或之之间的其他参参数。 到网关关的范围或距距离：房间内内几

29、英寸的距距离，或农村村地区超过11英里的范围围。 环境：工厂中的危危险环境，暴暴露在天气中中的室外环境境，来自电子子设备的噪声声或电磁干扰扰等。 需要加加密或认证：对数据安全全性有什么要要求? 功耗：电池寿命，能能效，可能需需要连接交流流电。 容量：联网设备的的数量。 服务质质量和可靠性性。 网络拓拓扑：星形，网网状，或其它它拓扑。 单工或或双工：单向向还是双向通通信。 合适和和可用的频谱谱：许可还是是免许可。 可用的的IC、模块和和设备。 成本：设计、制造造或互联网接接入服务费用用。 开发平平台：需要操操作系统吗?需要哪些其其它软件? 互联网网接入：蜂窝窝、数字用户户线路(DSSL)、电缆缆

30、、卫星。 可用标标准的许可条条件。2G/3GG蜂窝一般被称为为机到机(MM2M)的许许多使用案例例都类似于物物联网。多家家供应商提供供蜂窝电话模模块用于嵌入入到其它产品品，而大多数数主要的蜂窝窝运营商都在在标准许可频频谱上提供MM2M连接服服务。虽然像像GSM/GGPRS/EEDGE等2G技术很流流行，但一些些运营商已经经有计划逐步步淘汰2G业务。然而，大多多数网络仍然然支持诸如WWCDMA和和CDMA22000等3G技术，其其数据速率高高达每秒几兆兆比特。范围围是指到蜂窝窝站的距离，可可以长达几公公里。蜂窝连连接显然是一一种选择，但但它比后文介介绍的其它方方案更昂贵些些。802.115.48

31、02.115.4以短短距离、低中中数据速率和和低功耗用例例为目标，是是后文提到的的几种其它标标准的基础。它它的主要工作作频谱是2.4GHz工工业、科学和和医疗(ISSM)免许可可频段，有时时候也用到9902MHzz至928MHHz和868MHHz频段。802.115.4标准准为PHY和MAC网络层层提供基于数数据包的协议议。其它标准准都是以此为为基础增加更更多的层，从从而提供增强强的网络功能能和性能。6LoWPPAN地址节节点国际互联网网工程任务组组(IETFF)的6LoWPPAN是基于于低功耗无线线个人区域网网的互联网协协议第6版(IPv66)的简称。这个标准最最初的目标是是802.115.

32、4，后后来也被Blluetoooth Smmart和低低功耗HaLLow Wii-Fi所采采用。具体来来说，6LooWPAN定定义了使用封封装和头部压压缩技术将IIPv6数据据包适配进其其它协议帧的的方式。蓝牙也许使用最最广泛的短距距离无线技术术是工作在22.4GHzz ISM频频段的蓝牙(BTT)。几种不不同的版本提提供多种不同同的数据速率率、功率电平平和范围。其其基本的工作作原理是采用用不同调制方方法的跳频扩扩展频谱(FFHSS)技技术。最新版本的的蓝牙是Blluetoooth Smmart或版版本4.1，也称称为低功耗蓝蓝牙(BLEE)。这个配配置使用缩短短了的数据包包，最大速率率是1M

33、b/s，采用GFSSK调制。它它的最大好处处是优异的低低功耗特性。发发送功率是110mW，它它的距离可达达100米。针针对不同的用用途有多种软软件配置文件件，而其互操操作性认证可可有效做到完完全兼容。LoRaLoRa(长距离)是由Semttech公司司开发的一种种技术，典型型工作频率在在美国是9115MHz，在在欧洲是8668MHz，在在亚洲是4333MHz。LoRa的物物理层(PHHY)使用了了一种独特形形式的带前向向纠错(FEEC)的调频频啁啾扩频技技术。这种扩扩频调制允许许多个无线电电设备使用相相同的频段，只只要每台设备备采用不同的的啁啾和数据据速率就可以以了。其典型型范围是2kkm至5

34、km，最长长距离可达115km，具具体取决于所所处的位置和和天线特性。LTE CCat 0/1LTE是长长期演进的缩缩写，是目前前第4代蜂窝技术术。LTE CCat 0和和Cat 11是LTE的功能能简化版本，是是为了匹配MM2M的低功功耗低速率要要求而专门设设计的。M22M应用也被被称作机器类类通信(MTTC)，使用用许可频谱中中的现有蜂窝窝网络，而不不是短距离的的无线和互联联网。对大多数基基本的监视和和控制应用来来说，标准的的LTE网络太太浪费了。LLTE Caat 0和Cat 11是简化版本本，可以为最最大数据速率率分别为1MMb/s和10Mb/s的M2M应用提提供合适的解解决方案。CC

35、at 0和和Cat 11使用现有的的LTE带宽和和正交频分多多址(OFDDMA)调制制技术。这种种长距离解决决方案可以支支持数公里的的范围。窄带物联网网(NB-IIoT)将LTE用用于物联网的的一个相对较较新的变体是是窄带物联网。与与使用标准LLTE的全部部10MHzz或20MHzz带宽不同，窄窄带物联网使使用包含122个15kHzz LTE子子载波的1880kHz宽宽的资源块。数数据速率在1100kb/s到1Mb/ss范围之内。这种更加简简化的标准可可以为联网设设备提供很低低的功耗。此此外，它可以以作为一种软软件叠加被部部署进任何LLTE网络。窄带物物联网的资源源块能够很好好地适配进标标准L

36、TE信道或或保护带。当当运营商重新新划分它们较较早的2G频谱时，它它也能适配进进标准的GSSM信道。调调制采用OFFDMA下行行链路和SCC-FDMAA上行链路。SIGFOOXSIGFOOX既是一种种无线技术，也也是一种网络络服务。SIIGFOX工工作在8688MHz和902MHHz的ISM频段，但但消耗很窄的的带宽或功耗耗。SIGFOOX无线电设设备采用了一一种被称为超超窄带(UNNB)调制的的技术，只是是偶尔以低数数据速率传送送短消息。消消息最长是112个字节，一一个节点每天天可以传送的的消息数量最最多是1400条。由于是是窄带宽和短短消息，因此此除了其1662dB的链链路预算外，它它还可

37、以达到到数公里的长长传输距离。WeighhtlesssWeighhtlesss是以物联网网应用为目标标的一系列开开放无线技术术标准。它有有三种不同的的版本，分别别对应LPWWAN市场中中的不同细分分领域。最简单的版版本是用于低低成本应用的的Weighhtlesss-N。这个个版本的目标标是单工或单单向用途，如如传感器监视视。它工作在在不到1Gbb的免许可ISSM频段。调调制采用的是是使用跳频技技术的差分BBPSK，可最大程度地地减少干扰。具具有完整签权权功能的128位AES加密是是这种技术的的一个关键特特性。由于是是低数据速率和和窄带宽通道道，传输距离离可达5kmm。无线技术一一览表如果需要更

38、更高性能的双双向通信，WWeighttless-P也许是最最好的选择。它它同时使用了了频分多址(FDMA)和时分多址址(TDMAA)技术，可可管理访问多多个12.55kHz宽的的信道。这种种技术使用GGMSK和交交错QPSKK调制，数据据速率范围可可从低速的2200b/ss一直到1000kb/s。典典型的最大传传输距离约为为2km。在安安全方面支持持AES-1128/2556加密和签签权。第三个版本本是Weigghtlesss-W，旨旨在工作在电电视的空白频频段。空白频频段是以前在在470MHHz至790MHHz范围内被被电视台使用用的那些6MMHz宽信道道。它可以达达到1kb/s至10Mb/

39、s的数据速速率，具体取取决于链路预预算。在非视视距条件下最最远传输距离离可达5kmm以上。Wi-FiiWi-Fii被广泛用于于许多物联网应应用案例，最最常见的是作作为从网关到到连接互联网网的路由器的的链路。然而而，它也被用用于要求高速速和中距离的的主要无线链链路。大多数Wii-Fi版本本工作在2.4GHz免免许可频段，传传输距离长达达100米，具具体取决于应应用环境。流流行的8022.11n速速度可达3000Mb/ss，而更新的的、工作在55GHz IISM频段的的802.111ac，速速度甚至可以以超过1.33Gb/s。一种被称为为HaLoww的适合物联联网应用的新新版Wi-FFi即将推出出

40、。这个版本本的代号是8802.111ah，在美美国使用9002MHz至至928MHHz的免许可可频段，其它它国家使用11GHz以下下的类似频段段。虽然大多多数Wi-FFi设备在理理想条件下最最大只能达到到100米的覆覆盖范围，但但HaLoww在使用合适适天线的情况况下可以远达达1km。802.111ah的调调制技术是OOFDM，它它在1MHzz信道中使用用24个子载波波，在更大带带宽的信道中中使用52个子载波波。它可以是是BPSK、QPSK或QAM，因此此可以提供宽宽范围的数据据速率。在大大多数情况下下100kbb/s到数Mb/ss的速率足够够用了真正的目目标是低功耗耗。Wi-FFi联盟透露露

41、，它将在22018年前前完成8022.11ahh的测试和认认证计划。针对物联网网应用的另外外一种新的WWi-Fi标标准是8022.11aff。它旨在使使用从54MMHz到698MHHz范围内的的电视空白频频段或未使用用的电视频道道。这些频道道很适合长距距离和非视距距传输。调制制技术是采用用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每每个6MHzz信道的最大大数据速率大大约为24MMb/s，不不过在更低的的VHF电视频频段有望实现现更长的距离离。WirellessHAART这是得到广广泛使用的高高速可寻址远远程传感器(HART)工业网络技技术的无线版版本，主要用用于过程监控控、传感器网网络、楼宇自自

42、动化和交通通运输领域。该该技术基于流流行的IEEEE 8022.15.44标准，代号号是802.15.4ee。WirellessHAART在基础础标准之上增增加了一个时时间同步网格格协议。除了了网格拓扑外外，它也能采采用星形配置置。WireelessHHART使用用TDMA和时时隙跳信道(TSCH)技术，最多多可访问个节节点。ZigBeeeZigBeee是物联网网的理想选择择之一。虽然ZiggBee一般般工作在2.4GHz ISM频段段，但它也可可以在9022MHz到928MHHz和868MHHz频段中使使用。在2.4GHz频频段中数据速速率是2500kb/s。它它可以用在点点到点、星形形和网

43、格配置置中，支持多多达216个节点点。与其它技技术一样，安安全性是通过过AES-1128加密来来保证的。ZZigBeee的一个主要要优势是有预预先开发好的的软件应用配配置文件供具具体应用(包括物联网网)使用。最终终产品必须得得到许可。Z-WavveZ-Wavve是一种单单一来源的私私有无线技术术。工作在9908.422MHz的ISM频段。它它使用高效的的GFSK，可可实现96000b/s或或40kb/s的数据速速率;在某些应用用中甚至可达达100kbb/s。典型型的功率电平平是1mW(0dBm)，最大覆盖盖范围约300米，取决于于具体应用环环境。Z-WWave可以以用于点到点点链路或节点点数最

44、多2332个的星形形配置中。在在安全性方面面，它采用AAES-1228加密措施施。这种技术术必须获得许许可才能在商商用产品中使使用。从文中这张张表，我们可可以快速地对对文中提到的的这12种技术进进行比较。同同时，物联网网市场包罗万万象，涉及工工业、交通、农农业和医疗等等各行各业，应应用的需求也也各不相同。因因此，对于物物联网这样一一个长尾市场场，我们可以以肯定，任何何标准都不会会占据主导地地位。但是，我我们可以针对对具体应用很很方便地找到到一种最恰当当的技术来与与之对应。【老司机解读NNB-IoTT系列-8】NB-IooT低成本之之葵花宝典大大结局新空口协议议栈，阉割芯片片运算能力上篇吴老司司

45、主要谈到NNB对物理层层的简化，这这里主要从整整个协议栈的角度来看看NB的简化(吴老司默认认你知道物理理层是协议栈栈的一部分，不不展开讲)。我们来将传传统的LTEE和NB的协议栈进行一个对对比，从中可可以看到NBB是如何下定定决心进入抠抠逼模式的(简直是一个个都不放过!)：?PHY物物理层：信道道重新设计，降降低基本信道道的运算开销销。比如PHHY层取消了PCFICCH、PHICHH等信道，上上行取消了PPUCCH和和SRS。这个个问题在上一一章节已经有有所提及，这这里不再重复复，请各位同同学自觉复习习NB-IIoT低成本本之葵花宝典典part22.?MAC层层：协议栈优优化，减少芯芯片协议栈

46、处处理流程的开开销。这里重重点讲下，因因为在吴老司司看来，MAAC在LTE中起的的作用实在是是太重要了!举个栗子来来说，如果说说物理层是房房子的根基的的话，那么MMAC层就是是房子的顶梁梁柱!仅支持单单进程HARRQ(说明两两点：一是NNB中仍然有有HARQ重传传机制，二是是相比于LTTE原有的最最多支持8个进程proocess，NB仅支持单单个进程。什什么意思?说明数据传传输中，在没没有得到NAACK/ACCK反馈之前前终端都必须须等着!亲，这就完完全颠覆了LLTE中多进程同时传传输提升传输输速率和效率率的基本思想想);不支持MMAC层上行行SR、SRS、CQI上报。没没了CQI，LTE中那

47、么么重要的AMMC(自适应应调制编码技技术)功能岂不基基本等于武功功全废?不支持非非竞争性随机机接入功能;功控没有有闭环功控了了，只有开环环功控(这也正常，如如果采用闭环环功控，算法法会麻烦得多多，调度信令令开销也会很很大)。写到这里的的时候，作为为老司机，我我不得不说NNB你这个败败家子!LTTE的家都快快让你败完了!?RLC层层：不支持RLLC UM(这意味着没没法支持VooLTE类似似的语音)、TM模式(这意味着原原来在LTEE中走TM的系统消消息，在NBB中也必须走走AM);?PDCPP：PDCP的功功能被大面积积简化，原LLTE中赋予予的安全模式式、RoHCC压缩等功能能直接被阉割割掉。被简化化后，NB中PDCP的功功能已经弱到到不能呼吸，直直呼不要不要要的了;?在RRCC层：没有了mobbilityy管理(这意味啥?意味着NB将不支持持切换);新设计CP、UP方案简化化RRC信令开开销(后续会单独独成篇分析)