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NB-IoT_LoRa

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产品描述
参数
NB-IoT简介
1 技术特点
  NB-IoT是一种新兴的物联网技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网,其具有以下突出的技术特点:
  ◆无线传输能力强,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,一般在地下车库、地下管道也可以覆盖到,可以有效解决数据的可靠传输问题;
  ◆具备支撑海量连接的能力,NB-IoT单扇区能够支持5万个连接,与现有无线技术(2G\3G\4G)相比提升了数十倍,可以有效解决终端设备的大规模集中管理问题;
  ◆更低功耗,NB-IoT终端模块的理论待机时间可长达10年,可以有效解决一些工业场景中难以采用固定电源供电的问题;
  ◆更低的成本,NB-IoT数据通信模组及数据服务费用远低于大多数广域无线通讯技术,可以为用户有效地节约投入成本;
NB-IoT_LoRa
图1 电信NB-IoT业务通信费用
  ◆使用授权频段,如同2G/3G/4G通信一样,是专门规划的频段,频段干扰相对少;
  ◆优质的网络服务能力,NB-IoT网络具有电信级网络的标准,可以提供更好的信号服务质量、安全性和认证等的网络标准。
 
2 典型应用
  基于NB-IoT的技术特点,其适用于终端节点数量庞大、节点位置分散度高、电池续航能力要求较高以及信号覆盖强度要求较高的场景,具体包括能耗监测、畜牧业人工放养、井盖监控、路灯监控及智能安防等领域。以用电能耗监测为例,现有GPRS方案存在基站用户容量小、功耗高及信号差等问题,导致该方案难以大面积推广,而采用NB-IoT技术则可以有效解决上述问题。
 
3 应用方案
  下面以基于NB-IoT技术的用电能耗监测系统设计为例,整个系统架构由数据终端、NB-IoT网络、物联网云管理平台和应用平台四部分组成,系统整体设计方案如下图所示:
NB-IoT_LoRa
图2 NB-IoT应用系统整体技术方案
  系统大致工作原理如下:
  (1)数据终端主要包括数字电表及NB收发模块两部分,负责采集设备或建筑的电量信息,并将其发送到NB-IoT网络;
  (2)NB-IoT网络构成数据通路,将上行用电信息发送到物联网云平台或将下行指令信息发送到数据终端;
  (3)云管理平台对接入终端进行管理并缓存转发数据,将上行数据转发到应用平台或将下行指令转发到NB-IoT网络;
  (4)应用平台负责接收数据终端上传用电能耗信息,并对数据进行分析、处理及显示,最后将数据保存为历史数据记录。同时,应用平台还可以向数据终端发送操作指令。
 
 
LoRa简介
1 技术特点
  LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种超远距离无线传输方案,其具有如下技术特点:
  ◆无线传输能力强,LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算。一般来说,在城市中无线距离范围是1~2公里,在郊区无线距离最高可达20公里;
  ◆低功耗,LoRaWAN采用异步通信协议等技术使得数据节点功耗更低;
  ◆部署灵活,成本更低,LoRa使用的是免授权ISM频段,网络架构简单,部署灵活,运维成本低;
  ◆支持测距和定位,LoRa基于信号的空中传输时间可以实现对距离的测量,其定位精度可达5m(假设10km的范围);
  ◆网络拓展便利,针对无线网络信号的覆盖盲区,LoRa可以通过增加中继的方式对通信网络进行扩展。
2 典型应用
  基于LoRa的技术特点,其适用于节点位置分布较为集中、要求功耗低、传输距离远以及定位跟踪等场景,具体包括智慧农业、智能建筑及物流追踪等领域。以智慧农业应用为例,很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络,更不用说4G/LTE,上述情况导致大多数无线传输方案难以实施,而LoRa技术则十分适用于这样的场景。
 
3 应用方案
  LoRa网络的应用架构主要由数据终端、无线网关(集中器)及应用平台三部分组成,具体如下图所示:
NB-IoT_LoRa
图3 LoRa应用系统整体技术方案
  在上图3中,左侧为LoRa数据终端,包括传感器和LoRa数据收发模块两部分,负责采集数据并上传。数据终端与无线集中器之间采用星形网络的组网模式,简化上行数据传输通道,提高系统信道利用率;优化下行通信网络,减少系统数据传输延时,提高网络可靠性。
  无线网关(集中器)通过Internet、GPRS或3G/4G网络与应用平台进行数据通信,应用平台根据实际项目需要具体设计,一般包括数据分析、处理、显示及储存等功能。
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