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隨著低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被越來越多的人認知、解讀、參與，加之運營商、芯片廠商向行業(yè)的不停宣傳、滲透，這對于低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用推廣有很大的幫助，但是從理論到技術(shù)可行，從芯片到產(chǎn)品，從產(chǎn)品到應用實施都有一個過程。
本文通過低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同場景下的應用和方案設計思路，希望給出當前狀態(tài)下低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟度，應用場景選擇以及低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的重要性上有一個實踐性的判斷。
低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對行業(yè)吸引力體現(xiàn)在：接入數(shù)量多、低功耗、覆蓋面廣、穿透力強。本文最后一段也給出LoRa實際的測試數(shù)據(jù)供參考，至于NB-IoT只是有流片出來，芯片級別的測試，對于實際應用會有很大出入，故目前還不能給出測試數(shù)據(jù)。
案例1-外線電纜防盜檢測
1） 路面施工的時候，很容易挖斷電纜
2） 外線電纜偷盜行為的檢測
3） 電纜溝積水引起電力事故
1） 每個電纜溝放入溫度傳感器，水浸傳感器，震動傳感器
2） 利用LoRa節(jié)點采集這三類傳感器，采用雙向通訊與LoRa網(wǎng)關(guān)通訊
3） 電池供電，3年供電目標
4） 天線外露設計,傳輸距離在1.5Km-2Km
案例2-電力故障指示器（無人區(qū)）
電力輸電、配電網(wǎng)故障指示器遠程檢測
電力故障指示器在電力輸電和配電中使用較多的設備，但是通常依賴電力光纜或特殊通訊信道傳輸，但是在無人區(qū)目前的多種通訊方式都達不到要求
采用NB-IoT作為通訊承載協(xié)議，可以將覆蓋面增大，同時星型組網(wǎng)方式數(shù)據(jù)可以直接與電網(wǎng)控制中心連接，安裝/通訊/協(xié)議開發(fā)都相對簡單
案例3-防洪檢測
城市降雨量檢測、防洪監(jiān)測點水位檢測
水位檢測+LoRa+雙向可配置功能
通過雙向配置，在非汛期采用低頻率檢測傳輸，在汛期采用可配置高頻傳輸。
管網(wǎng)漏水檢測
在管網(wǎng)重要點進行漏水檢測
漏水檢測+LoRa +外露天線+ 低頻傳輸
低頻傳輸有助于延長設備供電時間，外露天線增強傳輸距離
遠程水表抄表
水表遠程抄表
水位檢測+NB-IoT
NB-IoT的傳輸距離和運營商的支持，可以有助于水表在一個城市快速鋪開和應用。
低功耗定位技術(shù)（共享單車）
在無線傳感器網(wǎng)絡中，常用的測量節(jié)點距離的方法主要有TOA(Time of arrival)、TDOA(Time difference of arrival )、超聲波、RSSI(Received signalstrength indicator)和TOF(Time of light)等。
1）TDOA定位
LoRa定位可由LoRaWAN網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)，它能夠共享準確的公共時間基準，為接收的每個LoRa數(shù)據(jù)包添加高分辨率時間戳。每個基站都會報告到達時間和支持的元數(shù)據(jù)，讓位置解算器根據(jù)到達時間差（TDOA）算法來確定終端節(jié)點位置。
TDOA定位是一種利用時間差進行定位的方法。通過測量信號到達監(jiān)測站的時間，可以確定信號源的距離。利用信號源到各個監(jiān)測站的距離(以監(jiān)測站為中心，距離為半徑作圓)，就能確定信號的位置。但是絕對時間一般比較難測量，通過比較信號到達各個監(jiān)測站的時間差，就能作出以監(jiān)測站為焦點，距離差為長軸的雙曲線，雙曲線的交點就是信號的位置。
TDOA算法是對TOA算法的改進，他不是直接利用信號到達時間，而是用多個基站接收到信號的時間差來確定移動臺位置，與TOA算法相比他不需要加入專門的時間戳，定位精度也有所提高。
圖： TDOA定位
2）RSSI定位
目前Semtech SX1278系列Lora擴頻芯片具有設置發(fā)送功率的功能，即可采用信號強度方法進行定位。原理如下：
P = P0 + 10n log10(d/d0)
其中P為參考點A接收到被測量點T信號的信號強度（已知）；
P0為參考點A接收到從相距d0發(fā)送的信號強度（已知）；
d為參考點A與被測量點T之間的距離（未知）；
d0為參考點A和參考點B之間的距離（已知）；
n為環(huán)境因子（未知）。
為了更好地適應不同環(huán)境，對參考參數(shù)P0、d0和n進行動態(tài)修正，其中：P0位參考點B以與被測量點T相同功率發(fā)送信號，在參考點A接收到的信號強度（已知）；
d0為參考點A和參考點B之間的距離（已知）；
n為利用式子分別測量參考點ABC之間的信號強度Pab、Pac、Pbc，計算環(huán)境因子n1、n2、n3，然后對3個環(huán)境因子取平均值得到n。
圖：RSSI定位
3）NB-IOT定位
NB-IoT R14將在2017年9月份前完成標準凍結(jié)，NB-IoT定位精度希望達到50米以下，不過，由于城市環(huán)境的復雜度，NB-IoT定位精度會大大衰減，而且即使按計劃目標達到了50米以下的定位精度，NB-IoT也無法對共享單車進行定位。
在50米的視距范圍內(nèi)，可能就有多輛共享單車，用戶無法判斷哪一輛是其預定的車輛，平臺也無法精確對每一輛車進行管理。因此，必須借助GPS、北斗等厘米級的定位工具感知位置信息，NB-IoT進行輔助定位并承擔傳輸位置信息功能。而借助GPS、北斗之后，車鎖的功耗會大大增加，電池供電壽命將大打折扣。
最近有報道中國電信與ofo進行NB-IoT共享單車的定位研究，從一個方面說明低功耗定位技術(shù)的可行性，但是也應明白NB-IoT定位商用還需要時間
4）共享單車方案
LoRa定位+慣性傳感器：在城市共享單車點部署LoRa基站，利用手機GPS定位騎行人員軌跡，LoRa進行靜態(tài)位置定位，慣性傳感器作為還車后相對位置定位以及移動報警功能。
本文測試了市場上相對成熟的LoRa模塊
場景1-城市大樓
場景2-沒用遮攔物
測試結(jié)果
500mw的LoRa模塊在1.5-2km丟包率開始提高，雖然1秒頻率發(fā)包一次，但是接收的頻率室10秒鐘才能收到2-3次。
總結(jié)
就市場、技術(shù)成熟度來說LoRa更加的成熟和靈活組網(wǎng)來說都更適用于目前不斷出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)應用場景，NB-IoT離商用還有一段距離。
隨著市場的成熟，LoRa在單體客戶小中型上比NB-IoT有更大的優(yōu)勢，并且不受地理位置、客戶屬性限制；NB-IoT由于得到運營商的支持，可以在某一個城市快速鋪開一個行業(yè)。
