LoRa与NB-IoT之间的选择

Question

您在阳台上安装了一个气象监测站，希望通过网络服务（如 ThingSpeak）传输获取的数据。您家中没有 Wi-Fi 连接，因此计划使用远距离物联网通信技术。经过慎重考虑，您需要在 LoRa 和 NB-IoT 之间做出选择
1.在做出最终选择时，您会考虑哪些主要因素？
2.您选择使用 LoRa，使用附近的开源网关（如 Things Network 提供的网关）。然而，您的传输并不成功。可能的原因是什么？
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Answer 1

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1. 在做出最终选择时，您需要考虑的主要因素包括：

   • 覆盖范围：LoRa通常提供更长的覆盖范围，尤其是在乡村和偏远地区，而NB-IoT的覆盖范围取决于运营商的基站部署情况，城市区域通常更好。

   • 带宽和数据速率：NB-IoT的数据速率通常比LoRa高，这对于需要频繁发送大量数据的应用来说可能是重要的考量因素。

   • 功耗：LoRa因其低功耗设计，在电池供电设备上表现优秀，适合长时间运行的设备，而NB-IoT虽然也节能，但不如LoRa。

   • 连接数密度：NB-IoT由于其频谱效率较高，可以支持更多的并发连接，适用于大规模部署的场景。

   • 安全性：两者都提供了基本的安全性，但可以根据具体应用需求进行加密和认证方案的选择。

   • 成本：硬件成本、运营成本以及许可证费用等都需要纳入考虑。

   • 可用性：当地是否有LoRa网络（如Things Network）或NB-IoT网络覆盖。

   • 生态系统：查看相关的开发工具、模块、库和支持社区的活跃程度。

2. 您选择使用LoRa并尝试通过开源网关（如Things Network提供的网关）进行传输，但不成功，可能的原因有：

   • 频率配置错误：确保您的LoRa设备工作在正确的频段，并且与网关兼容。不同的国家和地区有不同的许可频段。

   • 信号干扰：检查环境中是否存在其他无线设备产生的干扰，尤其是同频段的设备。

   • 射频链路质量：确保设备与网关之间有足够的视线，障碍物可能会降低信号强度。

   • 网络设置：确认网关是否正确配置，包括频道、数据速率、扩频因子等参数。

   • 设备故障：检查LoRa模块、电源和天线是否正常工作，确保没有物理损坏。

   • 软件问题：检查您的设备端和服务器端程序是否有错误，例如编码格式、帧头处理等。

   • 认证问题：如果网关要求认证，确保您的设备已经正确注册并获得了访问权限。

   • 网络拥塞：尽管不太常见，但如果同一区域内有许多其他设备也在使用相同的网关，可能会导致拥堵影响传输。

   • ThingSpeak配置：确保您的ThingSpeak账户已正确设置，接收端地址、API密钥等信息无误。

为了解决这些问题，您可以按照上述提示逐步排查，调整设备设置或联系社区支持寻求帮助。如果您需要编写测试代码，这里是一个简单的基于Python的LoRaWAN上传至ThingSpeak的例子（注意：这只是一个简化示例，实际操作可能需要根据具体硬件和库进行调整）：

import time
import board
import busio
from digitalio import DigitalInOut, Direction
from adafruit_lorawan import lorawan
from adafruit_lorawan.loramacpacket import LoramacPacket
from adafruit_lorawan.motes.arduino import ArduinoLoRa
from adafruit_lorawan.regions import LORAWAN_REGION_EU868
from secrets import thingspeak_write_api_key, thing_id

# 初始化LoRa模块
cs = DigitalInOut(board.CE1)
reset = DigitalInOut(board.D25)
spi = busio.SPI(board.SCK, MOSI=board.MOSI, MISO=board.MISO)
lora = ArduinoLoRa(spi, cs, reset, region=LORAWAN_REGION_EU868)

# 设置ThingSpeak相关参数
url = f"https://api.thingspeak.com/update?api_key={thingspeak_write_api_key}&field1="

# 主循环
while True:
    try:
        # 发送数据到LoRaWAN网络
        packet = LoramacPacket()
        packet.fcnt = lora.mac.get_fcnt_up()
        packet.join(0x00)  # 如果是新节点，加入网络
        lora.send(packet)
        print("Sent data to LoRaWAN network")

        # 将数据发送到ThingSpeak
        payload = "42"  # 替换为您要发送的实际值
        response = requests.post(url + payload)
        if response.status_code == 200:
            print(f"Data sent to ThingSpeak: {payload}")
        else:
            print("Failed to send data to ThingSpeak")
        
        # 延迟一段时间再发送下一次数据
        time.sleep(60)  # 等待一分钟再次发送
    except (ValueError, RuntimeError, IndexError):
        print("Communication error, retrying...")

这个例子使用了Adafruit库来实现LoRaWAN通信，以及requests库将数据发送到ThingSpeak。请确保安装相应的库，并根据实际情况替换thing_id和thingspeak_write_api_key。