4. 通信技术基础：LoRa、NB-IoT、4G/5G、Wi-Fi 的优缺点与适用场景

做水位监测网络，选通信技术是最让人头疼的事。说实话，没有完美的通信方案，只有最合适的。我这些年踩过的坑不少，今天就把四种主流技术掰开揉碎了讲清楚。

4.1 LoRa：远距离低功耗的“长跑冠军”

LoRa 这玩意儿，我第一次接触是在一个水库项目上。当时甲方要求监测点覆盖半径 5 公里，还不让拉电线。我一拍脑袋，就是它了。

优点：

• 距离远：郊区环境下，单节点覆盖 3-8 公里很轻松。我在平原实测过，10 公里还能收到数据包。
• 功耗极低：一节 18650 电池，配合合理的休眠策略，跑两年没问题。
• 穿透力强：能穿过几堵墙，甚至能绕过小山坡。
• 成本低：模块十几块钱，网关几百块，组网成本很低。

缺点：

• 速率慢：最高也就 50kbps，传个温度水位还行，传图片视频想都别想。
• 频段限制：国内用 470-510MHz，需要遵守当地无线电管理规定。
• 抗干扰一般：同频段设备多了，丢包率会上升。

4.2 NB-IoT：运营商背书的“正规军”

NB-IoT 是华为和运营商主推的技术。说白了，就是给物联网设备开的“专用车道”。我有个城市内涝项目，用的就是它。

优点：

• 覆盖广：只要有 4G 基站的地方，基本都能用。地下井盖下面都能收到信号。
• 功耗低：理论待机 10 年，实际用 3-5 年没问题。
• 安全性高：走运营商网络，有 SIM 卡鉴权，数据加密传输。
• 免维护：不用自己建网关，插卡就能用。

缺点：

• 有流量费：每年每设备几十块，数量多了成本可观。
• 速率低：下行 250kbps，上行 250kbps，比 LoRa 快一点，但依然很慢。
• 依赖基站：偏远地区基站覆盖不足，信号可能不稳定。

4.3 4G/5G：高速率的“全能选手”

4G/5G 大家最熟悉了。手机天天用。但在物联网场景下，它俩的角色不太一样。

4G 的优点：

• 速率高：下行 100Mbps，上行 50Mbps，传视频、图片毫无压力。
• 覆盖成熟：全国 99% 以上区域都有 4G 信号。
• 稳定性好：技术非常成熟，丢包率低。

5G 的优点：

• 超低延迟：1ms 级别，适合实时控制。
• 大带宽：下行 10Gbps，上行 1Gbps，传 4K 视频都行。
• 海量连接：每平方公里百万级设备接入。

缺点（两者共有）：

• 功耗高：4G 模块待机电流 10mA 以上，5G 更高。电池供电基本撑不住。
• 成本高：4G 模块几十到上百，5G 模块几百块。流量费也贵。
• 模块体积大：不适合超小型设备。

我个人习惯是：如果现场有市电，或者太阳能板够大，优先考虑 4G。5G 嘛，目前水位监测场景用得少，除非甲方钱多。

4.4 Wi-Fi：室内短距离的“快枪手”

Wi-Fi 在物联网里其实挺尴尬的。功耗高、距离短，但架不住它快啊。

优点：

• 速率高：Wi-Fi 6 能到 9.6Gbps，传啥都够。
• 成本低：ESP8266 模块才几块钱，开发简单。
• 生态好：各种库、教程、社区支持非常丰富。

缺点：

• 距离短：室内 30 米，室外 100 米，穿墙后信号衰减严重。
• 功耗高：待机电流几十毫安，电池供电不现实。
• 安全性差：WPA2 容易被破解，公共 Wi-Fi 风险更大。

4.5 技术对比一览表

参数	LoRa	NB-IoT	4G/5G	Wi-Fi
通信距离	3-15 km	1-10 km	不限（有基站）	30-100 m
传输速率	0.3-50 kbps	250 kbps	100 Mbps - 10 Gbps	300 Mbps - 9.6 Gbps
功耗	极低	低	高	高
成本（模块）	10-30 元	20-50 元	50-500 元	5-30 元
运营成本	无	有（流量费）	有（流量费）	无
适用场景	野外、农村	城市、地下	视频、实时	室内、短距

4.6 选型实战建议

你想想看，一个水位监测项目，到底该选哪个？我一般按这个思路来：

1. 先看现场有没有电：有市电，优先 4G 或 Wi-Fi。没电，只能 LoRa 或 NB-IoT。
2. 再看数据量：只传水位、温度，LoRa 或 NB-IoT 足够。要传图片视频，上 4G/5G。
3. 最后看环境：野外偏远地区，LoRa 最靠谱。城市地下管网，NB-IoT 信号好。室内实验室，Wi-Fi 最方便。

嗯，通信技术这块就讲这么多。下一章我们聊聊具体的组网架构设计，到时候我会拿一个实际项目案例来拆解。