低功耗广域网这块,国内能选的其实就两条路:运营商的 NB-IoT,或者自建 LoRaWAN。两个都被宣传成「覆盖广、功耗低、成本低」,实际差异比宣传大得多。
选错代价不小。见过一个项目,做园区地下管网监测,先选了 NB-IoT,结果地下三层信号穿透不了,二十多个点位全年在线率不到 60%,最后返工改 LoRaWAN,多花了半年。
这篇按四个维度把两者摊开算,最后给决策路径。
一、功耗:都能做到几年,但细节差很多
两者都是为低功耗设计的,理论上电池能用 5-10 年。但实际寿命取决于几个工程细节。
| 维度 | LoRaWAN | NB-IoT |
|---|---|---|
| 发射功率 | 国内限制 17dBm(约 50mW) | 23dBm(约 200mW) |
| 单次传输电流 | 约 100-120mA | 约 200-250mA |
| 传输时长 | 几十到几百毫秒 | 1-3 秒(含寻呼、建链) |
| 待机电流 | 1-2μA(休眠) | 5-10μA(PSM 模式) |
| 入网开销 | 入网一次,长期有效 | 每次唤醒要重新附着网络 |
关键在于入网开销。LoRaWAN 设备入网后,密钥和会话长期有效,每次发送就是直接发;NB-IoT 设备从 PSM 唤醒后,要走一遍随机接入、RRC 建链、可能还要重建承载,这个过程本身就耗电。
实测差异:同样发 50 字节数据,LoRaWAN 设备单次耗电约 0.05mAh,NB-IoT 约 0.15mAh,三倍差距。按每天发 4 次算,2000mAh 电池的 LoRaWAN 设备理论寿命 27 年,NB-IoT 只有 9 年。当然实际会打折,但量级差异是真实的。
但 NB-IoT 有个 eDRX 模式能缓解这个问题:设备保持连接但周期性监听,省掉重新附着的开销。代价是延迟变高(可能几十秒),适合不要求实时性的场景。
二、覆盖:一个靠基站,一个靠自己建
这是两者最大的分野。
NB-IoT 覆盖取决于运营商基站。三家运营商在城区和县城的覆盖都还可以,但:
- 地下空间(车库、管廊、地下室)基本没信号,NB-IoT 的穿透能力比 4G 强但强不了太多
- 偏远山区、矿区、农场可能没有覆盖
- 覆盖是动态的,基站调整、退网都会影响,你控制不了
LoRaWAN 覆盖取决于你自己建多少网关。一个网关在城市环境覆盖 2-5 公里,郊区 10-15 公里,视距条件好能到 20 公里。地下空间把网关布在出入口附近,或者用中继,能解决 NB-IoT 解决不了的问题。
链路预算对比:LoRa 的理论链路预算是 157dB,NB-IoT 是 164dB,数字上 NB-IoT 更好。但实际穿透靠的是频率——LoRa 用 470MHz 免授权频段,波长 63cm;NB-IoT 主要用 900MHz,波长 33cm。波长越长绕射能力越强,穿墙能力越好。这就是为什么很多地下、管道场景用 LoRa 更稳。
结论:地面开阔场景 NB-IoT 覆盖更省事;地下、管道、偏远、封闭空间 LoRaWAN 更可靠。
三、成本:三年总成本对比
这是最容易被低估的部分。设备单价看着差不多,但三年的总成本差得很远。
LoRaWAN 的成本结构:
| 项目 | 单价 | 说明 |
|---|---|---|
| LoRa 模组 | 15-35 元 | SX1278 便宜,SX1262 略贵 |
| 网关(8 通道) | 2000-6000 元 | 覆盖 2-5 公里 |
| 网络服务器 | 0(自建开源)或按年付费 | ChirpStack 等开源方案 |
| 流量费 | 0 | 免授权频段,不收费 |
| 运维 | 自担 | 网关供电、网络、故障处理 |
NB-IoT 的成本结构:
| 项目 | 单价 | 说明 |
|---|---|---|
| NB 模组 | 20-40 元 | 比 LoRa 模组略贵 |
| 网关 | 0 | 用运营商基站 |
| 物联网卡 | 5-15 元/年/张 | 看套餐,含流量 |
| 平台接入费 | 0-10 元/年/台 | 部分运营商平台收费 |
| 运维 | 运营商担 | 但出问题你也没法自己修 |
算一笔账:200 个点位,覆盖范围 3 平方公里,用 3 年。
- LoRaWAN:模组 200×25 = 5000 元,网关 3 台×4000 = 12000 元,服务器自建 0,流量 0,运维按每年 5000 元算 = 15000 元。合计 32000 元
- NB-IoT:模组 200×30 = 6000 元,卡费 200×10×3 = 6000 元,运维 0。合计 12000 元
小规模、覆盖好的场景,NB-IoT 便宜得多。
但如果扩到 2000 个点位:
- LoRaWAN:模组 50000,网关 8 台×4000 = 32000,运维 15000,合计 97000 元
- NB-IoT:模组 60000,卡费 60000,合计 120000 元
规模上来后 LoRaWAN 反超,因为网关是一次性投入,摊薄后单点成本趋近于零;NB-IoT 的卡费是线性增长的,永远省不掉。
临界点大约在 500-800 个点位。低于这个数 NB-IoT 划算,高于这个数 LoRaWAN 更经济。
四、运维:谁半夜起来处理掉线
这一条比成本更影响项目成败,但经常在选型时被忽略。
NB-IoT 的运维模式:设备掉线,你能做的是查运营商覆盖、查卡状态、查平台数据,然后提工单。运营商说「我们这边正常」,你就没辙了。故障定位的责任边界模糊,往往是「设备厂家说是网络问题,运营商说是设备问题」。
好处是基站不用你管,电源、传输、防雷都是运营商的。
LoRaWAN 的运维模式:网关是你自己的,掉线了要自己去现场看是不是断电了、是不是网线松了、是不是被雷打了。但好处是全链路可控,抓包能看到空口报文,能判断是设备没发、还是网关没收到、还是服务器没处理。
实际项目中,LoRaWAN 的故障定位速度通常比 NB-IoT 快,因为你能拿到更多数据。但前提是你得有懂 LoRa 的人。
一个现实问题:LoRaWAN 网关通常装在楼顶或者杆上,需要市电和网络。这部分成本要算进去,还要考虑防雷、防水、防盗。很多项目算漏了这块,实际部署时才发现每个网关点位都要协调物业或业主。
五、数据主权和合规
NB-IoT 的数据要经过运营商的核心网和平台,如果你的项目对数据出境、数据归属有要求(比如政务、涉密、特定行业监管),这条路可能走不通,或者要走专网方案,成本大幅上升。
LoRaWAN 自建的话,数据从设备到网关到自己的服务器,全程不出你的网络。这在某些行业是硬性要求。
另外,NB-IoT 依赖运营商,意味着:
- 运营商 2G/3G 退网的先例在前,未来 NB-IoT 如果退网,设备要全部更换
- 套餐政策、计费方式可能变
- 某些地区某家运营商覆盖好,换一家就不好,被绑定
LoRaWAN 用免授权频段,没有这个问题,但也要注意各地无线电管理政策——470MHz 频段有发射功率和占空比限制,大规模部署前最好确认当地要求。
六、典型场景怎么选
| 场景 | 推荐 | 原因 |
|---|---|---|
| 城市智能水表/气表(大规模) | NB-IoT | 点位分散、数量大、地面覆盖好、运营商有成熟方案 |
| 地下管网监测 | LoRaWAN | 地下穿透是 NB-IoT 的硬伤 |
| 农业大棚/大田 | LoRaWAN | 偏远无覆盖、范围大、点位密度低 |
| 园区/校园内部 | LoRaWAN | 范围可控、可自建网关、数据不出园区 |
| 全国分散的资产追踪 | NB-IoT | 跨地域,不可能到处建网关 |
| 矿区/隧道 | LoRaWAN | 封闭空间、无公网覆盖 |
| 小规模试点(<100 点) | NB-IoT | 不用建网关,上线快 |
七、混合方案:不用二选一
实际项目里,两者经常混用。比如一个智慧园区:
- 室外地磁、井盖、路灯用 LoRaWAN,自建网关覆盖园区
- 电表水表用 NB-IoT,因为表计本身是运营商集采的,带 NB 模组
- 关键设备(门禁、摄像头)走有线或 WiFi
平台层统一接入,对上提供一致的设备模型和 API,对下用不同的协议适配器。这样既拿到了 LoRaWAN 的灵活性和低成本,又利用了 NB-IoT 的现成覆盖。
代价是运维复杂度上升,要维护两套接入链路。规模不大的项目不建议这么搞。
决策路径
按顺序问自己四个问题:
- 点位在地下、管道、封闭空间吗? 是 → LoRaWAN。这个问题一票否决 NB-IoT。
- 点位分布跨城市、跨省吗? 是 → NB-IoT。你不可能到处建网关。
- 点位超过 800 个且集中在可控范围吗? 是 → LoRaWAN,三年成本更低。
- 有强数据主权要求,或不能依赖运营商吗? 是 → LoRaWAN。
四个都不是,就用 NB-IoT。上线快、前期投入小、不用管网关。
最后一句提醒:选型时把三年运维成本算进去,别只看设备单价。低功耗广域网项目的坑,八成不在技术,在三年后的运维账单上。