阿里云作為云服務(wù)的主導(dǎo)著，已經(jīng)在近幾年構(gòu)建了了平臺(tái)支持通訊協(xié)議，這些平臺(tái)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智慧城市的建立有極大的意義。

　　今年杭州云棲大會(huì)上，推出天空物聯(lián)網(wǎng)LoRa基站服務(wù)，啟動(dòng)達(dá)爾文計(jì)劃，為物建網(wǎng)，提供最普惠的連接。通過包括平臺(tái)、芯片和微基站在內(nèi)的全鏈路生態(tài)服務(wù)，交付給企業(yè)一張自有可控的物聯(lián)網(wǎng)，從而全面推動(dòng)廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)LoRa的覆蓋與普及。阿里云首席智聯(lián)網(wǎng)科學(xué)家丁險(xiǎn)峰表示，現(xiàn)在，每個(gè)家庭都有Wi-Fi，將來，每個(gè)企業(yè)都會(huì)有LoRa。

　　LoRa,Sigfox,NB-loT的名詞解讀

　　LoRaWAN是LoRa Wide Area Network(LoRa廣域網(wǎng))的簡稱，是基于LoRa技術(shù)的一種通信協(xié)議。它主要包括三個(gè)層次的通信實(shí)體：LoRa終端、LoRa網(wǎng)關(guān)和LoRa服務(wù)器,是專門設(shè)計(jì)用于物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸?shù)牧餍屑夹g(shù)之一，網(wǎng)絡(luò)規(guī)范有LoRa物理層技術(shù)非開放技術(shù)由semtech提供)和LoRAWAN(MAC多媒體接入層)開放層協(xié)議。Application為應(yīng)用層，常見的LoRaWAN協(xié)議即為LoRaMAC協(xié)議，協(xié)議定義的終端類型有ClassA、ClassB、ClassC三種類型，其主要差別ClassA上行觸發(fā)下行接收窗口，只有在上行發(fā)送了數(shù)據(jù)的情形下才能打開下行接收窗口;ClassB定義ping周期，周期性進(jìn)行下行數(shù)據(jù)監(jiān)測;ClassC盡可能多地監(jiān)測下行接收，基本只有在上行發(fā)送時(shí)刻停止下行接收;協(xié)議要求每個(gè)終端必須支持ClassA，而B、C為可選功能，同時(shí)在支持ClassC功能的終端上無需支持classB類型。

　　NB-IoT，又稱為低功耗廣域網(wǎng)，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，具有超強(qiáng)覆蓋、超低功耗、超低成本、超大連接等特點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷商用，各種基于NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中逐漸涌現(xiàn)出來，可以大大降低管理成本，讓網(wǎng)絡(luò)管理者可以隨時(shí)掌握各種運(yùn)營數(shù)據(jù)。

　　Sigfox，主要用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)，如：電表等，這類應(yīng)用需要連續(xù)地發(fā)送少量的數(shù)據(jù)。由于物聯(lián)網(wǎng)連接使用低數(shù)據(jù)速率，Sigfox網(wǎng)絡(luò)利用了超窄帶，UNB技術(shù)。傳輸功耗水平非常低，而仍然能維持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)連接。Sigfox無線鏈路使用免授權(quán)的ISM射頻頻段。頻率根據(jù)國家法規(guī)有所不同，但在歐洲廣泛使用868MHz，在美國是915MHz。Sigfox網(wǎng)絡(luò)中單元的密度(基于平均距離)，在農(nóng)村地區(qū)大約30-50km，在城市中常有更多的障礙物和噪聲距離可能減少到3-10km之間。

　　三項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)對(duì)比

　　1，傳播距離

　　LoRa 采用線性擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，其通信距離可達(dá) 15km 以上，空曠地方甚至更遠(yuǎn)。相比其他廣域低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(如 Sigfox)，LoRa 終端節(jié)點(diǎn)在相同的發(fā)射功率下可通信的距離會(huì)更遠(yuǎn)。

　　2，接入網(wǎng)絡(luò)

　　LoRa 系統(tǒng)為非授權(quán)頻段技術(shù)，主要工作在 1GHz 以下免許可頻段，在歐洲常用頻段為 433MHz 和 868MHz，在美國常用頻段為 915MHz。LoRa 上下行數(shù)據(jù)工作在同一頻段，因此數(shù)據(jù)的上傳和下傳不能同時(shí)工作。目前國內(nèi)單芯片支持的 LoRa 系統(tǒng)帶寬為 2Mbit/s。

　　Sigfox 技術(shù)工作在 1GHz 以下的免許可 ISM 射頻頻段，頻率根據(jù)國家法規(guī)有所不同，在歐洲廣泛使用 868MHz，在美國則使用 915MHz，每個(gè)載波占用 100Hz。Sigfox 有雙向通信功能，通信往往是從終端到基站向上傳送比較容易，但從基站回到終端其性能是受限制的，這是因?yàn)榻K端上的接收靈敏度不如基站。

　　由于 NB-IoT 是在 LTE 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其主要采用了 LTE 的相關(guān)技術(shù)，并針對(duì)自身特點(diǎn)做了相應(yīng)的修改。當(dāng) NB-IoT 與 LTE 并存部署時(shí)，下行鏈路上 NB-IoT 和 LTE 可以做到互不影響。

　　3，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　技術(shù)上，LoRa 采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，它是具有最低延遲、最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。基于 LoRa 的擴(kuò)頻芯片，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與集中器直接組網(wǎng)連接，構(gòu)成星形。對(duì)于遠(yuǎn)距離的節(jié)點(diǎn)，可使用網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行中繼組網(wǎng)連接。

　　從技術(shù)特點(diǎn)上看，NB-IoT 的部署方式較為快捷、靈活，支持3種部署場景。此外，NB-IoT 也可以部署在 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT 單扇區(qū)支持5萬個(gè)連接，比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)高50倍，目前全球有約500萬個(gè)物理站點(diǎn)，假設(shè)全球有約500萬個(gè)物理站點(diǎn)，所有站點(diǎn)全部部署 NB-IoT，每站點(diǎn)三扇區(qū)共計(jì)可接入終端數(shù)將達(dá)4500億個(gè)。

　　4，功耗和性能

　　功耗和性能方面，LoRa 終端接收電流僅 10mA，睡眠電流 200nA，電池壽命可達(dá) 10 年。LoRa 還有網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層及設(shè)備的多重加密方式。LoRa 基于測量多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的空中傳輸時(shí)間差試點(diǎn)定位，使得在 10km 的范圍內(nèi)終端的定位精度可達(dá) 5m。

　　功耗和性能方面，Sigfox具有成本低，功耗低的特點(diǎn)。談到成本問題，必須考慮 Sigfox 所采用的 UNB 技術(shù)，該技術(shù)每秒只能處理 10 到 1000 比特的數(shù)據(jù)，能支持成千上萬的連接。基于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，不僅成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，而且其網(wǎng)絡(luò)所占用的 900MHz 無線頻段在美國不需要授權(quán)。當(dāng)電信運(yùn)營商更希望通過部署短波技術(shù)以最大限度地提高攜帶數(shù)據(jù)的時(shí)候，SigFox 公司反其道而行，其所使用的是波段是最長波。 Sigfox 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備消耗僅50微瓦到100微瓦的功率。相比較而言，移動(dòng)電話通信則需要約5000微瓦。這就意味著，接入 Sigfox 網(wǎng)絡(luò)的 設(shè)備每條消息最大的長度大約為12字節(jié)，并且每天每個(gè)設(shè)備所能發(fā)送的消息不能超過140條。

　　NB-IoT基站覆蓋范圍廣，終端以低于 2G 的功率即可接入網(wǎng)絡(luò);維持網(wǎng)絡(luò)接入的開銷減少;終端工作在低功耗模式下，如采用節(jié)能模式可使得99%的時(shí)間里功耗只需15微瓦;芯片采用低功耗。對(duì)于戶外應(yīng)用的位置跟蹤(老人、動(dòng)物、非機(jī)動(dòng)車)的應(yīng)用，電池可以使用2-5年。對(duì)于資產(chǎn)定位，如農(nóng)林、環(huán)境、能耗數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，電池可以使用5-10年。和 2G 相比，NB-IoT 能實(shí)現(xiàn)多達(dá) 20dB 以上的增益，使得 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋更廣、更深，并有能力覆蓋到地下停車場、地下管網(wǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要新科技的支持，但是物聯(lián)網(wǎng)寒夜也要善于分析行業(yè)趨勢，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中掌握住先機(jī)，才能真正將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和普及。