引言
LPWA（低功耗广域网）技术通过廉价的设备（可长时间保存电池）和廉价的长距离网络（同时保持大量连接）来满足物联网（IoT）市场的需求。 建立LPWA网络有多种选择，但是LoRaWAN和NB-IoT技术显示出最大的动态，并在未来几年中将获得最大的LPWA市场份额。 在本文中，将从共同特征和差异方面考虑这些技术。 然后，我们将继续介绍在垂直市场中使用LoRaWAN的示例，重点介绍LoRaWAN的独特优势。 当LoRaWAN和NB-IoT共同努力以实现最大收益时，还将考虑可能的选择。
LoRaWAN和NB-IoT在技术上的比较
LoRaWAN是开放式架构LPWAN系统，由LoRa联盟公司的非营利协会开发和标准化，该协会有500多个成员。 LoRa是在物理层使用的一种调制技术，它允许使用CSS（线性调频频谱）调制进行长距离节能数据传输，该技术在扩展的信道上分配窄带信号，从而确保了高抗噪性和低信噪比。 NB-IoT就其本身而言，在许可范围内运行，并且与LTE一样，使用上行链路频分多址（FDMA），下行链路正交FDMA（OFDMA）和QPSK（正交相移键控）调制。 尽管这两种技术都可以在服务质量（QoS）方面竞争，但是需要频繁通信的IoT应用将通过NB-IoT感觉更好，这对许可范围内的工作周期没有限制，但是提供系统的全部成本比LoRaWAN贵。
LoRaWAN和NB-IoT设备进入睡眠模式时消耗的电量更少。 但是，作为同步协议运行时，NB-IoT消耗的功率比作为异步协议的LoRaWAN消耗的功率大得多，并且以相同的吞吐量进行测量时，NB-IoT消耗OFDM / FDMA调制所需的更高峰值电流。 尽管如此，这两种技术的特性对于实现许多需要在室内实现高渗透率和电池寿命的实用解决方案至关重要。
对于希望同时使用私有和公共网络基础结构部署混合网络的公司客户，出于以下几个原因，最好使用LoRaWAN。 使用专用的LoRaWAN网络，企业不受传输数据的业务和财务原因的限制。 如果可能，可以通过公共LoRaWAN网络补充对公司网络的访问。 NB-IoT连接目前在已经具有蜂窝覆盖范围的区域中提供，但是部署成本比LoRaWAN高，因为部署专用网络将需要向网络运营商购买或租赁RF频谱。 影响LoRaWAN和NB-IoT相对成本和性能的另一个因素是LoRaWAN在室内的最佳渗透率。 LoRaWAN上行链路和下行链路的最大通信损耗（MCL值）为165 dB； NB-IoT的MCL范围从上行链路的145 dB到169 dB，从下行链路的151 dB取决于设备类别。 此外，NB-IoT通信链路的较低能源性能会导致电池寿命缩短。
LoRa设备比NB-IoT多
根据LoRa联盟的数据，截至2019年4月，在全球55个国家中处于商业部署不同阶段的113个LoRaWAN网络超过了90个NB-IoT网络。 根据LoRa联盟，有118个经过LoRa联盟认证的LoRaWAN设备。 同时，根据全球移动供应商协会的统计，NB-IoT和CAT-M商业设备总数为43。根据Semtech Corporation的数据，截至2019年4月，LoRa终端设备的总数达到9700万。 LoRaWAN解决方案的增长正在加速，因为设备的生态系统正在迅速扩展以覆盖更广泛的垂直市场。
实用工具
由于连接了用于燃气和水的智能电表的实用程序，LoRaWAN变得越来越受欢迎。 中国是最早将LoRa技术引入智能计量项目的国家之一，约占2018年出货芯片的65％。 Novo Veolia和Veolia Water的子公司Birdz于2018年12月19日宣布，它选择Orange Business Services（OBS）连接300万台LoRaWAN智能水表。 威立雅合同是使用LPWA公共网络的最大的智能水表实施方案。 处于实施智能电表的更高级阶段的能源公司现在开始升级其中压（MV）和高压（HV）电气基础设施。 电气解决方案的领导者ABB宣布了LoRaWAN的电压限制器，该电压限制器可测量放电电流和泄漏电流。 LoRa联盟和DLMS在2019年4月共同宣布了他们的合作伙伴关系，以提供适用于LoRaWAN网络的新DLMS配置文件，使公用事业公司可以使用许多物联网应用程序，并允许使用
DLMS / COSEM协议将智能电表与LoRaWAN连接起来。
智能建筑
使用传感器监控各种环境条件（例如温度，湿度和光线，并检测运动，冲击和漏水）的物联网解决方案正越来越多地用于商业建筑中。
智能建筑还包括空间管理解决方案，该解决方案使用房间传感器来提供有关占用空间的实时信息，以便进入工作场所和会议室，以及优化使用HVAC系统（供暖/通风/空调）。 了解完整性还可以帮助建筑经理更好地管理软件服务，例如清洁，废物管理和安全性。 LoRaWAN技术在实现这些解决方案方面取得了最大的成功，并且由于设备的可用性以及在室内创建具有高穿透力的网络的简便性而具有优势。 诸如Cisco，MultiTech，Kerlink，TEKTELIC和Laird之类的智能基站供应商提供了微型和毫微微基站，分别支持3,000至7,000个连接的终端。
物流/跟踪资产（货物，资源，价值）
无线资产跟踪是物联网市场上最大的机会之一，而LPWA网络技术将发挥重要作用，在未来5年内将跟踪全球超过95亿的资产。 LoRaWAN可以解决的最大问题是使用单一技术对从企业内部环境到大城市和大区域的供应链中商品进行视觉表示和跟踪。 当前，产品跟踪仅在使用短距离无线技术（例如RFID，蓝牙，UWB或Wi-Fi）的建筑物内，或在室外使用蜂窝或卫星技术的情况下可用。 在2019年2月19日，飞机制造商选择Objenious（
法国互联网物联网
公司 ）作为其混合LoRaWAN基础设施，这使其不仅可以在工厂中追踪产品，还可以使用Objenious提供的公共LoRaWAN网络在工厂之间追踪产品。 另一个例子是资产跟踪系统，该系统跟踪运载贵重货物的车辆。 在巴西，Maxtrack选择了LoRaWAN，到2018年底，已经放置了超过40万个跟踪器来跟踪车辆和货物。
工业与智能制造
生产中数字化转型的关键因素之一是工业物联网。 获得LoRa Alliance认证的传感器使生产中的物联网应用能够改善工作流程的可见性，监视设备正常运行时间以减少停机时间，查看资源利用率并检查整体性能。 工业物联网应用利用了LoRaWAN较低的总拥有成本以及灵活的管理专用网络来部署无线传感器以收集更多数据点以提供新知识的能力。 Ineo-Sense和ADVEEZ的工业解决方案证明了将IoT技术引入汽车和航空航天行业的能力。
智慧农业
根据联合国粮食及农业组织（粮农组织）的报告，到2050年，农业必须将生产率提高70％，才能满足预计的人口增长。
物联网技术将有助于更好地利用资源来满足这一预计的粮食需求。 然而，商品价格下跌使得大量生产者，中小型农民难以使用各种物联网技术。 LPWA网络技术使您可以通过两种方式实施灵活的物联网解决方案：首先，提供廉价的设备来监控土壤湿度或牲畜状况，以提高产量或产奶量； 其次，创建负担得起的网络，以使用LoRaWAN设备从传感器接收信息，而不是可能不可用的蜂窝网络。 如前所述，有许多用于构建专用LoRaWAN网络的基站供应商。
最后，除了LoRaWAN在企业解决方案方面已经取得成功之外，ABI Research还预计该技术将在消费者解决方案（如智能家居）中得到重大实施。 LoRaWAN支持室内和远距离连接对象周围设备。 此外，LoRaWAN电池的性能对于解决方案中使用的许多电池供电的触摸设备非常重要，例如烟雾探测器，漏水检测，智能锁，环境监控，老人护理和智能户外照明。 ABI Research还认为，B2B公司也将从LoRaWAN智能家庭网络中受益，因为扩展的家庭网络可用性支持与公司客户相关的各种用例，包括货物交付验证，安全性和安全性监控。
LoRaWAN与NB-IoT共存
随着物联网市场的不断发展，根据特定物联网解决方案对成本，覆盖范围和带宽的要求，LoRaWAN和NB-IoT将在市场中共存，在某些垂直市场中竞争并在其他市场中相互补充。 使用未经许可的频谱，LoRaWAN将与其他LPWA网络技术保持分离，并在企业专用网络中扮演领导角色，企业希望企业对其网络和设备进行完全控制。 但是，在三种情况下，可能需要同时使用LoRaWAN和NB-IoT的混合解决方案。
第一种情况是跟踪移动资产。 随着LoRaWAN和NB-IoT网络的足迹在全球范围内不断增长，网络也可以互补，提供跟踪多个位置和区域的资产所需的无处不在的连接性。
第二种情况是智能资源核算和能源系统监控的解决方案。 在欧洲，M-Bus协议主要用于天然气和水的智能计量，即用于智能计量的ETSI标准（
欧洲电信标准化协会 ）。 但是，M-Bus面临着缩减支持该标准的解决方案提供商链的问题。 这使得LoRaWAN成为将WAN连接到智能电池供电仪表的潜在替代产品。 此外，为了实现使用基站架构的资源计费系统（如英国和德国所示），LoRaWAN可以连接仪表和其他终端设备。
最后，部署远程监控解决方案的工业设备制造商可以从LoRaWAN / NB-IoT组合布线解决方案中受益匪浅，从而增强各种工业监控解决方案的功能和灵活性。 经过优化以延长电池寿命，当需要传感器频繁发送监视数据时，LoRaWAN技术可以用作主要的连接解决方案。 NB-IoT技术具有较低的延迟和可保证的QoS，但在特殊的远程控制情况下，较少使用较高的成本。
结论
LoRaWAN和NB-IoT网络已经开始相对较新地部署，但是它们已经看到了在全球范围内的快速增长。 基于列出的优势，LoRaWAN和NB-IoT在大规模物联网应用中将占有一席之地：更低的设备成本，网络基础设施和网络访问； 建筑物内部的高渗透率； 和低功耗。 但是，在不久的将来，LoRaWAN具有比NB-IoT明显的优势，其成熟的供应商系统，经过认证的IoT设备和集成的解决方案已经可以立即实施。
由分析公司ABI Research发布于2019年6月10日
经ABI Research许可翻译