低功耗物联网通信技术LoRa与NBIOT的比较与分析
随着物联网技术的快速发展，LPWA技术迅速兴起。物联网提供了一个更好的解决方案来处理大量的设备不断发展的基础要，如覆盖范围，可靠性，延迟，低功耗，大范围（LPWA）技术瞄准这些新兴应用和市场。LPWA即是能够以更低的成本点和更好的功耗实现广域通信。许多LPWA技术如TEM，SigFox，长距离（LoRa）和窄带（NB）IoT等技术相继出现。其中LoRa和NBIoT这两种技术最为热门。可以从物理特性、网络结构、Mac协议和实际应用需求（服务质量（QoS），电池寿命和延迟，网络覆盖范围，部署模型和成本等）几个方面进行比较。1、物理特性LoRa在1GHz以下的非授权频段内运行，用于长距离通信链路操作。采用的是扩频调制技术，通过用扩频因子对信息进正交分解传输。NBIoT是由3GPP作为版本13的一部分而建立的一项新的物联网技术。采用QPSK调制，被集成到LTE标准中，为了降低设备成本，降低电池消耗，保持尽可能简单，从而消除了LTE的许多特性，包括切换，测量以监测信道质量，载波聚合和双连接。具体的特性对比如下表1所示：表1LoRa与NBIoT基本参数比较图参数频段调制方式带宽数据速率链路预算电源效率传输距离区域覆盖能力抗干扰性峰值电流休眠电流标准化LoRa免费的470MHzCCS125kHz500KHz290bps50Kbps154dB很高城区12Km取决于网关类型很高32mA1uADefactoSta
dardNBIOT授权的800MHz、900MHzQPSK180KHz2347kbps150dB中等偏上取决于基站密度和链路预算。每户40台设备，每个单元55k个器件低120300mA5uA3GPPRel13
2、网络架构LoRaWAN定义了通信协议和系统架构，而LoRa定义了物理层。LoRaWAN采用长距离星型架构，其中网关用于在终端设备和中央核心网络之间中继消息。在LoRaWAN网络中，节点不与特定网关关联。相反，节点传输的数据通常由多个网关接收。每个网关将通过一些回程（蜂窝，以太网，卫星或WiFi）将收到的数据包从终端节点转发到基于云的网络服务器。如图1所示：
f图1LoRaWAN与应用服务器和网络服务器的网络架构，与基站和EDs连接NBIoT核心网基于演进分组系统（EPS），定义了蜂窝物联网（CIoT）的两个优化，用户平面CIoTEPS优化和控制平面CIoTEPS优化。对于上行和下行数据，两架飞机都选择最佳的控制和用户数据包路径。所选平面的优化路径对于移动台产生的数据包是灵活的。NBIoT用户的小区接入过程与LTE类似。演进的UMTS陆地无线接入网（EUTRAN）在控制平面CIoTEPS优化上处理UE与MME之间的无线电通信，并且由称r