探討未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)三大技術(shù)爭(zhēng)奪戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)通信技術(shù)將人與物、物與物進(jìn)行連接，在智能家居、智能安防、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等區(qū)域網(wǎng)通信場(chǎng)景一般采用短距離通信技術(shù)，對(duì)于廣范圍、遠(yuǎn)距離的連接則需要遠(yuǎn)距離通信技術(shù)。在生活中的應(yīng)用場(chǎng)景(如遠(yuǎn)程抄表、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能停車(chē)、位置追蹤等)時(shí)，我們需要一種覆蓋廣、成本低、部署簡(jiǎn)單、支持大連接的物聯(lián)網(wǎng)，因此低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)(Low-Power Wide-Area Network，簡(jiǎn)稱(chēng)LPWAN)應(yīng)運(yùn)而生。并且，以這些應(yīng)用場(chǎng)景為主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)量將占到物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)的60%。

LPWAN可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、SigFox等技術(shù);另一類(lèi)是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù)，比如EC-GSM、eMTC、NB-IoT等。 LPWAN 專(zhuān)為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，LPWAN有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：與藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee、802.15.4等無(wú)線連接技術(shù)相比LPWAN技術(shù)距離更遠(yuǎn);與蜂窩技術(shù)(如GPRS、3G、4G等)相比連接功耗更低。

NB-IoT、LoRa、SigFox物聯(lián)網(wǎng)三大技術(shù)的未來(lái)爭(zhēng)奪戰(zhàn)

在物聯(lián)網(wǎng)通訊的發(fā)展中，NB-IoT已經(jīng)獲得全面性的支持，未來(lái)相關(guān)應(yīng)用的市場(chǎng)榮景可期。LoRa與SigFox雖然受到NB-IoT強(qiáng)大的擠壓，但因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用還屬于成長(zhǎng)中的市場(chǎng)，這兩個(gè)技術(shù)已逐漸找到與NB-IoT區(qū)隔的發(fā)展道路，未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)是創(chuàng)造良好的消費(fèi)者使用體驗(yàn)，朝著正確的航道加速、起飛。

物聯(lián)網(wǎng)通訊是這兩年產(chǎn)業(yè)最熱門(mén)的話(huà)題之一，尤其在5G三大愿景中正式定義為mMTC(Massive Machine Type Communication)，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)規(guī)模將大幅超越過(guò)去的人聯(lián)網(wǎng)，每平方公里網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)甚至高達(dá)100萬(wàn)個(gè)。低功耗廣域網(wǎng)(Low Power Wide Area Network, LPWAN)技術(shù)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，將是MTC早期的切入點(diǎn)，包括NB-IoT、LoRa、SigFox等都是相關(guān)的明星級(jí)技術(shù)，而未來(lái)3GPP的MTC標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)訂定之后，可以支持更多不同類(lèi)型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

事實(shí)上，在過(guò)去物聯(lián)網(wǎng)概念尚未成熟時(shí)，已有許多利用2G/3G技術(shù)的機(jī)器通訊(Machine to Machine, M2M)應(yīng)用，如車(chē)隊(duì)管理、物流、工業(yè)等B2B應(yīng)用，未來(lái)幾年市場(chǎng)需求將持續(xù)成長(zhǎng)。在現(xiàn)有2G/3G/4G模塊的基礎(chǔ)之下，2018年NB-IoT、LoRa、SigFox大力拓展新興應(yīng)用市場(chǎng)，加上LTE Cat. M1，與未來(lái)可滿(mǎn)足更多高傳輸速率、高移動(dòng)性、定位、低耗電、語(yǔ)音等功能的MTC標(biāo)準(zhǔn)，共同建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)通訊的產(chǎn)業(yè)面貌。

1、NB-IoT：中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

NB-IoT產(chǎn)業(yè)2017年開(kāi)始起步，2018年進(jìn)入加速階段，2019年將要正式起飛。從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展來(lái)看，2016年3GPP R13版本發(fā)表NB-IoT技術(shù)，2017年大廠高通(Qualcomm)與海思(HiSilicon)相繼推出支持初版標(biāo)準(zhǔn)的芯片，年底聯(lián)發(fā)科進(jìn)一步推出R14版本芯片，更有許多芯片廠商陸續(xù)宣布投入NB-IoT，市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，同時(shí)也刺激了通訊模塊廠商的腳步。

自2016年6月16日，NB-IoT 技術(shù)協(xié)議獲得3GPP無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會(huì)議通過(guò)以來(lái)，我國(guó)隨后就出臺(tái)一系列政策支持 NB-IoT 發(fā)展。2017年5月，工信部發(fā)布《電信網(wǎng)編號(hào)計(jì)劃(2017年版)》，新編號(hào)中增加了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)號(hào)，將“140XX~144XX”明確為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)號(hào)。

2017年6月16日，工信部下發(fā)《關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》，《通知》對(duì)2017年到2020年的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)、NB-IoT設(shè)備、NB-IoT芯片、NB-IoT模組、NB-IoT測(cè)試、NB-IoT應(yīng)用、NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，部署了“定量”的任務(wù)。

2017年6月20日，工信部發(fā)布2017年第27號(hào)公告，從三方面明確了 NB-IoT 系統(tǒng)頻率的使用要求。

2017年8月7日，工信部批準(zhǔn)同意了部分單位提出的電信網(wǎng)碼號(hào)資源有關(guān)申請(qǐng)，對(duì)2017年第10批《中華人民共和國(guó)電信網(wǎng)碼號(hào)資源使用證書(shū)》頒發(fā)結(jié)果進(jìn)行公示，其中就包括了物聯(lián)網(wǎng)號(hào)段分配。

有了中國(guó)政府和中國(guó)市場(chǎng)對(duì)NB-IoT的全力支持，NB-IoT如日中天。

NB-IoT的發(fā)展離不開(kāi)芯片和模組等產(chǎn)業(yè)鏈上游廠商的發(fā)力。華為的Boudica120、Boudica150;高通的MDM9206;聯(lián)發(fā)科的MT2625。除此之外，銳迪科、英特爾、中興微電子等公司也有自己的芯片規(guī)劃。

NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署情況

中國(guó)是現(xiàn)今NB-IoT最大部署市場(chǎng)，隨著2017年中國(guó)國(guó)務(wù)院和工信部發(fā)文，引導(dǎo)物聯(lián)市場(chǎng)健康有序發(fā)展，NB-IoT產(chǎn)業(yè)生態(tài)在中國(guó)蓬勃發(fā)展。NB-IoT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的成立吸引了一千多家企業(yè)布局NB-IoT市場(chǎng)，智慧抄表、智能停車(chē)、智慧醫(yī)療、智能物流等四十多個(gè)行業(yè)應(yīng)用已啟動(dòng)規(guī)模商用部署，預(yù)計(jì)年底中國(guó)NB-IoT連接數(shù)將達(dá)1億。

海外NB-IoT發(fā)展也即將進(jìn)入快車(chē)道。在NB-IoT商用快速增長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的帶動(dòng)下，原有LoRa的支持者們也逐步嘗試轉(zhuǎn)向NB-IoT陣營(yíng)。

NB-IoT應(yīng)用

由政府推動(dòng)的公共事業(yè)與智慧城市建設(shè)，都是NB-IoT的主要應(yīng)用，包括最常被提到的智能三表(水表、電表、燃?xì)獗?、智慧路燈、停車(chē)管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

事實(shí)上，NB-IoT今年已證明將在公共事業(yè)、服務(wù)與智慧城市建設(shè)等領(lǐng)域，取得主導(dǎo)性的發(fā)展地位。NB-IoT由電信營(yíng)運(yùn)商建置網(wǎng)絡(luò)并提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)建置與原先的無(wú)線通信基地臺(tái)一致，在人口稠密的都會(huì)區(qū)，4G LTE訊號(hào)完善，只需透過(guò)最簡(jiǎn)易的軟件升級(jí)，不需重新布建網(wǎng)絡(luò);采用授權(quán)頻段，公共服務(wù)質(zhì)量有保障，只要談好服務(wù)費(fèi)率，商業(yè)模式建立也相對(duì)簡(jiǎn)易。2018下半年到2019年，將有更多類(lèi)型、更大規(guī)模的NB-IoT應(yīng)用導(dǎo)入。伽瑪科技NB-IoT智慧煙感當(dāng)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)煙霧嘗試達(dá)到預(yù)警峰值，智能火災(zāi)煙霧報(bào)警器立即發(fā)出聲光報(bào)警，并且第一時(shí)間三(業(yè)主、物業(yè)、消防安監(jiān))收到三重警報(bào)(短信、語(yǔ)音電話(huà)、APP推送)，伽瑪科技對(duì)每人個(gè)智能火災(zāi)煙霧報(bào)警器都進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)把關(guān)，數(shù)次的專(zhuān)業(yè)測(cè)試，確保100%安全可靠，讓每個(gè)家庭多一層安全保障。

NB-IoT帶動(dòng)的不僅僅是自身產(chǎn)業(yè)生態(tài)陣營(yíng)的快速發(fā)展，也讓LoRa、Sigfox等其他低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲得了絕佳的市場(chǎng)教育機(jī)會(huì)，尤其是LoRa以及以此為基礎(chǔ)制定的廣域網(wǎng)絡(luò)規(guī)范LoRaWAN，在過(guò)去一年多的時(shí)間里，國(guó)內(nèi)外從業(yè)者對(duì)LoRa并不陌生，而且有大量基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例已經(jīng)落地。

2、LoRa：LPWAN無(wú)人能敵的最強(qiáng)者

LoRa是美國(guó)半導(dǎo)體制造商Semtech借助其并購(gòu)的法國(guó)公司Cycleo所開(kāi)發(fā)的無(wú)線通信技術(shù)LoRa，在這個(gè)基礎(chǔ)上與IBM合作完成規(guī)范，并由Semtech、IBM、Cisco為核心所組成的LoRa聯(lián)盟推動(dòng)相關(guān)發(fā)展。

2016~2017年備受期待，有可能成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的Wi-Fi，因?yàn)槠洳捎梅鞘跈?quán)頻段，技術(shù)簡(jiǎn)易、應(yīng)用方便，開(kāi)放的生態(tài)圈也提供與電信領(lǐng)域較遠(yuǎn)的資通訊廠商插旗物聯(lián)網(wǎng)通訊的機(jī)會(huì)，很快的就吸引數(shù)百家廠商加入產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，***地區(qū)也有許多廠商大力投入。省掉授權(quán)頻段權(quán)利金，背后又有思科(Cisco)、IBM、阿里巴巴、騰訊這些大廠力挺，甚至許多電信商也押寶，技術(shù)、產(chǎn)品都在2017年以前就Ready，產(chǎn)業(yè)推動(dòng)時(shí)程較NB-IoT更有優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)，從2017~2018年，LoRa發(fā)展受到NB-IoT強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，業(yè)界傳出不少撤換網(wǎng)絡(luò)解決方案的傳聞，主要原因分為內(nèi)部與外部?jī)蓚€(gè)面向，外部原因就是NB-IoT的大規(guī)模推動(dòng)，原先推動(dòng)較順利的LoRaWAN與其應(yīng)用領(lǐng)域重迭性高，尤其像前述公共事業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，沒(méi)有大型的服務(wù)商如電信業(yè)者來(lái)扮演與政府合作的角色。內(nèi)部原因則是LoRa技術(shù)1.0版未達(dá)最大的省電效果，訊息傳送采用類(lèi)似廣播的方式，會(huì)出現(xiàn)終端與服務(wù)器不同步的問(wèn)題，導(dǎo)致重要訊息遺漏，掉封包的狀況經(jīng)常出現(xiàn);另外，LoRa雖然芯片幾乎都掌握在Semtech手上，但因?yàn)轵?yàn)證與互通測(cè)試服務(wù)還不成熟，也會(huì)造成不同廠商終端設(shè)備互通互連的瓶頸。

去年底，無(wú)管局發(fā)布了“征求意見(jiàn)稿”。意見(jiàn)稿里有一條細(xì)則，規(guī)定“470-510MHz的非授權(quán)頻段，限單頻點(diǎn)使用，不能用于組網(wǎng)應(yīng)用”。LoRa本就用于物聯(lián)網(wǎng)，如此一刀切非授權(quán)頻譜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，意味著頻段內(nèi)LoRa等物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)均請(qǐng)出國(guó)門(mén)，頻段內(nèi)的千億產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài)均被扼殺。最終在LoRa支持者們的努力下，這件事情最終沒(méi)有定論。但無(wú)管局并未明確透露何時(shí)推出新的政策，對(duì)身在其中的人們來(lái)說(shuō)，這是沒(méi)有落地的“靴子”。

LoRa主導(dǎo)廠商當(dāng)然也知道現(xiàn)在的困境，盡管整體市場(chǎng)還在成長(zhǎng)中，不過(guò)在產(chǎn)業(yè)中受矚目的程度降低卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。

LoRa網(wǎng)絡(luò)部署情況

目前LoRa聯(lián)盟已有500多個(gè)成員，在100多個(gè)國(guó)家提供服務(wù)，58家聯(lián)盟成員運(yùn)營(yíng)商在41個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng)，67家公共網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，從美國(guó)、中國(guó)到俄羅斯、東南亞、南美，實(shí)現(xiàn)在全球范圍內(nèi)的廣泛覆蓋。

LoRa應(yīng)用

LoRa正在全球范圍內(nèi)應(yīng)用部署，因?yàn)槠涞凸摹⑸疃雀采w、容易部署等優(yōu)勢(shì)使得其非常適用于要求功耗低、距離遠(yuǎn)、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如智能抄表、智能停車(chē)、車(chē)輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等等應(yīng)用和領(lǐng)域。

3、SigFox：國(guó)外最火的LPWAN技術(shù)

Sigfox是一家法國(guó)公司，成立于2009年，創(chuàng)建了連接低功耗設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主要用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)，如：電表等，這類(lèi)應(yīng)用需要連續(xù)地發(fā)送少量的數(shù)據(jù)。Sigfox希望建立第一個(gè)僅供用于物聯(lián)網(wǎng)的全球蜂窩連接的公司，其基礎(chǔ)設(shè)施完全獨(dú)立于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)(如電信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò))。

SigFox是自行建構(gòu)一個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系(Ecosystem)，由SigFox負(fù)責(zé)全球共同的網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)與云端平臺(tái)管理，再透過(guò)各地特許的網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商SNO(SigFox Network Operator)提供服務(wù)，原則上單一地區(qū)由單一業(yè)者負(fù)責(zé)，其經(jīng)營(yíng)理念為“One Globe, One Network. One Globe, One Contract.”，截至目前為止訊號(hào)涵蓋已達(dá)46個(gè)國(guó)家和地區(qū)，預(yù)計(jì)在2018年底達(dá)到60個(gè)國(guó)家和地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)部署。

SigFox尤其適合跨國(guó)性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如資產(chǎn)追蹤。SigFox在***的營(yíng)運(yùn)商優(yōu)納比(UnaBiz)在Computex 2018也邀請(qǐng)多家發(fā)展SigFox解決方案的廠商展出相關(guān)服務(wù)。

Sigfox正在推出首個(gè)全球性的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以監(jiān)聽(tīng)數(shù)十億的對(duì)象廣播數(shù)據(jù)，而無(wú)需建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接。在無(wú)線連接的世界中，這種獨(dú)特的方法是沒(méi)有信令開(kāi)銷(xiāo)的，緊湊和優(yōu)化的協(xié)議，而物不依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)。Sigfox提供了一種基于軟件的通信解決方案，所有的工作和計(jì)算的復(fù)雜性都是在云端進(jìn)行的，而不是在設(shè)備上。所有這一切，大大降低了能源消耗和連接設(shè)備的成本。

Sigfox網(wǎng)絡(luò)部署情況

由于物聯(lián)網(wǎng)連接使用低數(shù)據(jù)速率，Sigfox網(wǎng)絡(luò)利用了超窄帶，UNB技術(shù)。傳輸功耗水平非常低，而仍然能維持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)連接。Sigfox無(wú)線鏈路使用免授權(quán)的ISM射頻頻段。頻率根據(jù)國(guó)家法規(guī)有所不同，但在歐洲廣泛使用868MHz，在美國(guó)是915MHz。Sigfox網(wǎng)絡(luò)中單元的密度(基于平均距離)，在農(nóng)村地區(qū)大約30-50km，在城市中常有更多的障礙物和噪聲距離可能減少到3-10km之間。整個(gè)Sigfox網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫且粋€(gè)可擴(kuò)展的、高容量的網(wǎng)絡(luò)，具有非常低的能源消耗，同時(shí)保持簡(jiǎn)單和易于部署的基于星型單元的基礎(chǔ)設(shè)施。

Sigfox的應(yīng)用

以行業(yè)部分來(lái)看，Sigfox應(yīng)用主要集中在工業(yè)、共用事業(yè)、農(nóng)業(yè)、公共部門(mén)等領(lǐng)域。按用例來(lái)看，Sigfox應(yīng)用主要集中在智能計(jì)量、智能跟蹤、溫度檢測(cè)上。

伽瑪智慧消防廠家總結(jié)，LoRa與SigFox已逐漸找到與NB-IoT區(qū)隔的發(fā)展道路，未來(lái)兩年的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是創(chuàng)造良好的消費(fèi)者使用體驗(yàn)，包括硬件終端芯片/模塊的降價(jià)、軟件服務(wù)的完善與便利性等，真正從正確的航道加速、起飛。