NB水表和LoRa水表在技术、应用场景和性能方面存在一些显著的区别。
从技术角度来看，NB水表使用的是窄带物联网(NB-IoT)技术，而LoRa水表则采用长距离无线射频(LoRa)技术。NB-IoT是一种基于蜂窝网络的技术，依赖于运营商提供的网络进行通信，因此需要依赖运营商的基站覆盖。LoRa技术则工作在非授权频段，不需要额外付费，且协议相对简单，开发成本较低。
在通信距离和功耗方面，LoRa水表具有更长的通信距离和更低的功耗，适合于广域网覆盖的应用场景。NB-IoT水表虽然也支持广域覆盖，但其功耗相对较高。此外，LoRa水表在复杂环境中具有较高的抗干扰性，而NB-IoT水表虽然抗干扰性较好，但相较于LoRa仍有一定差距。
在应用场景上，NB-IoT水表更适合于城市和密集区的使用，如居民用水、商业用水等。LoRa水表则更多应用于农村和农业用水领域，以及NB-IoT基站未覆盖的区域。
NB-IoT水表凭借其通信优势，在城市区域具有较高的市场份额，而LoRa水表则因其低功耗和长距离传输的特点，在一些特定的应用场景中更具优势。
一、 NB-IoT和LoRa技术在最新版本中的性能改进有哪些?
NB-IoT和LoRa技术在最新版本中都有显著的性能改进，具体如下：
1. NB-IoT的性能改进：
在Release 14中，NB-IoT引入了更高的功率等级(14 dBm)，这使得设备可以使用更小的电池，并提高了上行链路覆盖和最大耦合损耗(MCL)至155 dB。此外，NB-IoT链路预算有20dB的提升，开阔环境信号覆盖范围可以增加七倍。
Release 14进一步减少了功率放大器(PA)的耗流，从而改善了能效。NB-IoT还通过频繁“检查”网络来提供较低的延迟，这有助于降低功耗。
Release 14和其他更高版本标准提供了更可靠的SCID测量和OTDOA，以更准确地获取UE位置。NB-IoT Release 13仅支持空闲状态下的小区重选，而Release 14支持低移动性UE。
预计在R16和R17版本中，NB-IoT将进行移动性优化和时延降低。NB-IoT网络的目标延迟为10秒，在RRC连接过程和数据速率传输期间表现良好。
2. LoRa的性能改进：
LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算和+20dBm的发射功率，这使得其在开阔环境下的信号覆盖范围非常广泛。
LoRaWAN允许终端设备根据配置类睡眠尽可能多的时间，从而实现高效的功率消耗。例如，在LoRaWAN测试中，单个测试程序所需的总能量为1毫安时，上行传输消耗了大约100微安时，远低于NB-IoT网络中的1.8毫安时。
LoRaWAN的异步性质允许UE根据配置类睡眠尽可能多的时间，从而减少终端设备的功率消耗。基于用例的传输调度对于减少能耗至关重要。
LoRaWAN平台上的延迟从发送数据到接收数据的时间在2秒到3.5秒之间测量，每次实验中，从发送到接收数据的延迟在2秒到3.5秒之间测量。尽管消息大小不会直接影响延迟，但会增加UE等待消息确认时的能量消耗。
二、 NB-IoT水表和LoRa水表在实际应用中的成本效益分析是怎样的?
在实际应用中，NB-IoT水表和LoRa水表的成本效益分析如下：
1. NB-IoT水表：
- 成本结构：NB-IoT水表的成本主要包括机械材料、电子部分、无线通信模组和人工及制造成本。其中，无线通信模组的成本占较大比例。
- 运营成本：NB-IoT水表的运作成本较高，因为需要为每个内置SIM卡向电信运营商支付月费。然而，NB-IoT技术具有广覆盖、多连接、低功耗等特点，可以有效解决水务行业的漏损问题，并降低人工管理成本。
- 应用场景：NB-IoT水表适用于新建小区等场景，能够方便地解决抄表问题。
2. LoRa水表：
- 成本效益：LoRa水表在建设和运营成本上具有明显优势，部署相对简单，不需要复杂的基础设施建设。此外，LoRa水表具有低功耗和长寿命的特点，长期使用过程中能够减少能源消耗和维护成本。
- 数据传输可靠性：LoRa水表的设计确保了数据传输的高可靠性，减少了数据丢失或错误的可能性，为水务管理提供了准确的数据支持。
总体而言，NB-IoT水表由于其广泛的覆盖范围和低功耗特性，在某些应用场景下可能更具成本效益，尤其是在需要大规模部署和实时监控的情况下。而LoRa水表则在建设和运营成本上更具优势，适合于对成本敏感且对数据传输可靠性要求较高的场景。
三、 如何解决NB-IoT水表在城市密集区域的信号覆盖问题?
要解决NB-IoT水表在城市密集区域的信号覆盖问题，可以采取以下几种策略和技术：
- 增加基站密度：通过合理规划和增加基站的数量，可以显著提高信号覆盖范围，减少盲区，从而提升网络覆盖率。特别是在城市密集区域，这种策略尤为有效。
- 使用信号增强器：信号增强器能够放大接收到的信号，提高信号强度和质量，从而扩大覆盖范围。这种设备通常安装在基站附近，以确保信号的有效传播。
- 优化网络架构：利用NB-IoT技术的特性，如“重传机制”，通过重复发送控制和业务消息来提高数据通信的质量。这种方法可以在下行无线信道上增强信号覆盖。
- 错峰上报机制：为了避免网络拥堵，设计错峰上报机制，例如夜间上报或分时段上报，这样可以有效减轻网络压力，保证数据传输的稳定性。
- 低功耗设计：NB-IoT技术本身具有低功耗的特点，这不仅有助于延长设备寿命，还能在一定程度上缓解因频繁更换电池而带来的维护问题。
四、 LoRa水表在农村和农业用水领域的具体应用案例有哪些?
LoRa水表在农村和农业用水领域的具体应用案例包括以下几个方面：
- 智能村庄项目：Manoharan等人提出的解决方案中，使用LoRa设备和传感器监控村庄水箱的水位和水质，并通过基于云平台的LoRa物联网水管道监测应用程序实现整个水分配系统的显示和控制。
- 智慧灌溉系统：WaterBit公司利用LoRa技术和LoRaWAN开放协议将灌溉传感器连接至网关，支持双向通信以读取传感器数据并实现控制功能。这些传感器可以探测水位、土壤中的铁含量和盐分含量，帮助农民优化运营，提高农作物产量。例如，在葡萄种植中，农民的产量可以提高20%到30%。
- 葡萄园管理：在葡萄园中，所有灌溉阀门都装有土壤湿度传感器，定期测量土壤湿度并发送数据到LoRa网关。该网关支持多达1000个传感器，在六英里范围内工作，并连接到互联网路由器，将数据传输到葡萄园管理应用程序。这使得基于LoRa的农场能够节省高达50%的水资源。
- 农村饮用水改造工程：LoRa无线远传水表助力农村饮用水改造工程(简称“农改水”)，改善农村饮用水质量。配水系统作为“农改水”工程的重要组成部分受到了各级部门的重视。
- 农业农村水利基础设施建设：三川智慧科技股份有限公司在其年度报告中提到，农业农村水利基础设施建设力度加大，重点向国家乡村振兴重点帮扶县倾斜，其中LoRa水表等多种类型水表被广泛使用。
五、 NB-IoT和LoRa技术在未来物联网发展中的趋势和预测是什么?
NB-IoT和LoRa技术在未来物联网发展中的趋势：
- 市场主导地位：根据Omdia的预测，到2030年，NB-IoT和LoRa将占据物联网领域的主导地位，预计连接数将达到35亿个。这表明这两种技术将在全球范围内继续扩展其影响力，并在连接设备和实现更智能解决方案方面发挥关键作用。
- 发展速度与应用场景：从应用场景需求的角度来看，预计到2025年，NB-IoT与LoRa在国内的发展将趋于6:4的格局。这意味着NB-IoT可能会在某些领域占据更大的市场份额，尽管LoRa在某些特定场景下仍具有优势。
- 技术特性对比：NB-IoT和LoRa各有优劣。NB-IoT通过授权频段及同步协议，能够提供更高的服务质量，适合需要频繁通信、较短延迟或较大数据量的应用场景。而LoRa则以其低成本、高电池寿命和适用于不频繁通信的场景而著称。
- 连接数量增长：目前NB-IoT拥有约9亿个连接，预计未来五年将增加一倍以上，达到约19亿个。相比之下，LoRa(包括专有的LoRa和LoRaWAN连接)将从约5亿个跃升至130万个。这表明NB-IoT在连接数量上将有显著增长，而LoRa的增长速度相对较慢。
- 生态系统建设：两种技术都在积极扩建自己的生态系统，以适应低功耗物联网应用的需求。这意味着它们将继续在覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少等方面保持竞争力。
NB-IoT和LoRa技术在未来物联网发展中都将占据重要地位，但各自的发展速度和应用场景有所不同。
