物聯網已成為我國政府重點規劃的戰略方向之一。李克強總理在2016年政府工作報告中強調要大力發展以物聯網等為主的戰略新興產業，在2017年政府工作報告中又進一步要求“深入實施‘中國制造2025’，加快大數據、云計算、物聯網應用的發展”;國家“十三五”規劃綱要提出“積極推進物聯網發展，推進物聯網感知設施規劃布局，發展物聯網開環應用”。

2017年1月，工信部發布《物聯網發展規劃(2016-2020年)》，提出到2020年，物聯網總體產業規模突破1.5萬億元，公眾網絡M2M(機器到機器通信)連接數突破17億個。隨著物聯網應用示范項目的大力開展，“中國制造2025”、“互聯網+”等國家戰略的推進，以及云計算、大數據等技術和市場的驅動，我國物聯網市場的需求將會進一步被激發，我國物聯網生態環境將進一步發展成熟，成為繼移動互聯網之后的下一個“風口”，成為我國新的經濟增長點之一。

一、物聯網通信技術概況及主要應用領域

按照信號的傳輸距離，物聯網通信技術可以分為兩大類：一類是短距離通信技術，代表性技術有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等，在家庭和辦公室等場景下具有廣泛的應用，典型應用如智能家居等;另一類是近年國際上出現的一種革命性的廣域物聯網通信技術，總稱為LPWAN(低功耗廣域網)，適用于每隔幾分鐘發送和接收少量數據的應用情況，如水運定位、路燈監測、停車位監測等等。

一般來說，短距離物聯網技術的終端產品低成本、低功耗，反之，長距離技術則是另一個極端，但是LPWAN技術具有遠距離傳輸、低功耗、低運維成本等特點，與WiFi藍牙、ZigBee等現有技術相比，LPWAN可真正實現大區域物聯網低成本全覆蓋。LPWAN網絡可以覆蓋一個城市、甚至一個國家，很容易將收集的數據集成到一個公共數據平臺，如智慧交通、智慧城市、智慧工廠等，有利于大幅提高城市管理和社會公共管理的效率。在物聯網發展多年之后，LPWAN是最具體的萬物聯網實現方式。因此特別受到產業鏈的追捧，正在興起一波產業投入熱潮。

IDC在2016年發布的研究數據顯示：2015年中國LPWAN市場的整體規模約為5.474億元;預計到2019年，在各類物聯網技術中，LPWAN的連接數將躍居首位。此外，全球移動通信協會在2015年4月發布的研究報告《物聯網的發展》中預測，2013-2020年，中國LPWAN物聯網連接總數將會呈現指數級的增長態勢，如圖1所示。

Cisco公司在發布的報告IoT Global Market Valuation 2020中預測，2020年全球電信運營商的物聯網收入將達到14.4萬億美元。

全球移動通信協會還定義了6種LPWAN應用分類：

1、公共事業。天然氣及用水計量，配水網絡監控，微型發電。

2、工業。設備狀態，工廠控制、處理以及安全監控。

3、物流。工業資產，集裝箱跟蹤(位置及狀態更新)。

4、智能樓宇。報警系統，制動器，空調系統，接入控制。

5、消費品及醫療。可穿戴設備，家用電器，VIP(小孩或家養寵物)跟蹤，智能自行車，輔助生活，臨床遠程監控。

6、農業及環境。農業應用(養殖及土地監測、禽畜跟蹤)，環境監測(污染、噪聲、雨、云、河水流速、健康危害、水井等的數據采集和實時監控)。

二、低功耗廣域物聯網技術(LPWAN)發展現狀及對比分析

目前較受關注的六種LPWAN技術中，根據該技術所使用的無線電頻段的性質可以分成兩大類：第一類是授權頻段(Licensed Band)技術，為3GPP主導的NB-IoT(窄帶物聯網)技術，基于現有4G移動通信網絡，由通信監管部門指配專用頻段開展物聯網業務，又被稱為“移動物聯網”或“蜂窩物聯網”技術，主要投入方為電信運營商與相關設備廠商。我國工信部計劃于2017年出臺NB-IoT的專有頻率規劃;第二類是非授權頻段(Unlicensed Band)技術，包括SigFox、LoRaWAN、Weightless、RPMA、HaLow等等，由于可以使用與其他業務可共用的非專有頻段，因此無需得到通信監管部門的許可，大部分不屬于電信領域的ICT廠商都投入了這些技術，而其中最受關注、產業鏈最為成熟與完備的是LoRa技術。

1、NB-IoT發展現狀

近幾年來，全球通信企業普遍面臨市場飽和、增長乏力等問題，國內外電信運營商紛紛加快向萬物互聯和數字化經營的轉型。在此背景下，移動通信業界從2015年8月開始加快NB-IoT的標準化進程。2016年6月，NB-IoT的第一個國際標準獲得3GPP通過，結束了現有物聯網行業在終端、網絡、芯片、操作系統、平臺等各方路徑不一的“碎片化”現象。

部署NB-IoT不需要重新建設網絡(LPWAN網絡需要架設網關(Gateway)或稱為“基站”，但是電信運營商可以利用現有3G/4G基站資源)，產業鏈也與現有電信網絡產業的廠商一致，包括設備供應與網絡服務都是現有的，利用現有的4G基站資源進行融合組網，可以最大化的提升現網資產利用率，提高邊際收益。因此，NB-IoT被芯片商、模組商、設備商、移動通信運營商、部分垂直行業等產業鏈各方一致看好，有望在2018年開始大規模商用。除此以外，NB-IoT還具備以下4大優勢：

(1)廣覆蓋

3GPP在2016年發布的TR45.820標準中，基于仿真數據對NB-IoT的覆蓋性能進行了測算，結果顯示：在獨立模式部署方式下，NB-IoT最大空間路徑損耗可達164dB。這意味著在同樣的頻段下，NB-IoT比現有LTE網絡的覆蓋能力高100倍左右。

(2)低功耗

NB-IoT通過多種節能技術的應用，包括空口信令簡化(通過避免發送過多不必要的信令而達到節能目的)、PSM(節能模式)等，使得NB-IoT終端采用AA電池即能達到超過10年的工作壽命。

(3)低成本

NB-IoT采取了多種關鍵技術，包括可降低基帶復雜度的180kHz窄帶系統、可降低射頻成本的單天線和半雙工模式、可降低閃存/隨機存儲器要求的采樣速率、單芯片里內置效率高的功率放大器等等來降低成本，隨著市場發展帶來的規模效應的逐步釋放，NB-IoT終端模塊成本有望進一步降低。

(4)大容量

NB-IoT基站的每個扇區能夠支持10萬個無線物聯網連接，比現有LTE網絡要高50倍。

國際運營商積極推進NB-IoT的商用。全球范圍內，基于NB-IoT的多種優勢，并且有3GPP的主導與全球電信營運商背書，而且采用電信級網絡與服務，不需要另外建網，產業鏈也與現有電信網絡產業的廠商一致，被視為具有低功耗物聯網時代霸主的潛力。目前在亞洲、歐洲、美洲等區域已開通實驗網，預計到2018年全球至少超過30家運營商會投入營運。除移動通信行業應用外，電子制造行業如白色家電廠家也開始采用NB-IoT芯片進行智能家電類產品開發。

國內運營商計劃于2017-2018年實現全網NB-IoT覆蓋。2017年1月18日，工信部發布《信息通信行業發展規劃(2016-2020年)物聯網分冊》，明確提出要加快發展NB-IoT。國內的三大通信企業均于2016年發布了其最新版的物聯網業務發展規劃：中國電信在2016年提出的“轉型戰略3.0”把發展重點聚焦于智慧家庭、物聯網等新興業務領域，計劃在2017年實現全網的NB-IoT覆蓋。中國移動在2016年對其2020發展愿景進行了擴展，提出“大連接”戰略，明確要做大連接規模，由十億級的移動互聯擴展到百億級的萬物互聯，計劃在2018年實現全網的NB-IoT覆蓋。中國聯通在2016年提出打造增長新引擎，聚焦平臺類業務及產業互聯網，其中包括物聯網，計劃在2017年實現全網的NB-IoT覆蓋。2016年11 月，福建聯通已經先行啟動了中國首個NB-IoT商用網絡建設。

2、LoRa發展現狀

LoRa技術最初是由Semtech公司研發的，后來，Semtech公司和多家業界領先型企業，如Cisco、IBM及Microchip發起建立了LoRa聯盟(截至目前的聯盟成員數量已400余家)，致力于推廣其聯盟標準LoRaWAN技術，以滿足各種需要廣域覆蓋和低功耗的M2M設備應用要求，目前產業鏈最為完整和成熟。2016年12月2日，鵬博士、Semtech、中興通訊、諾基亞上海貝爾、中科智城、唯傳、云帝斯、信長城技術研究院等又發起成立了中國LoRa應用聯盟。

LoRa目前的芯片成本約為1美元，模塊成本約為5美元，終端模組約為30元，基本滿足了業界對低功耗廣覆蓋物聯網技術的要求。截至目前，已經有17個國家公開宣布LoRa建網計劃(大多是非電信運營商)，超過120個城市已有運行網絡，國內也從2016年開始有了小規模的LoRa商用。值得一提的是，鵬博士對LoRa持積極態度，將在國內200多個城市的10000個基站上部署LoRa網絡，還提出構建LoRa家庭物聯網生態，基于鵬博士云網、骨干網、物聯網接入網能力打造家庭全連接網絡，實現產業閉環。

不過，LoRa在目前400多個聯盟會員中，芯片廠商算是相對弱勢的一環，LoRa雖然也積極與芯片商合作，但其核心技術掌握在發起廠商之一的Semtech身上，芯片廠商要合作通常只能以MCU(微控制單元)搭配Semtech的通訊芯片，或者推出模塊的方式。

從國內的應用現狀看來，LoRa的運營還存在以下三大問題：

一是國內產業鏈比較松散。雖然在國外，LoRa技術是目前物聯網LPWAN技術中產業鏈最為成熟的技術，但是國內的應用仍有待規范。目前，國內已有眾多廠商的LoRa設備可支持窨井蓋監控、停車位監控、氣表/電表數據上報等應用，但這些設備普遍未使用LoRaWAN協議，而是廠商自定義的MAC層協議，長此以往，將不利于LoRa產業的發展擴大。因此還是需要進一步推廣LoRaWAN標準，推動國內的LoRaWAN一致性測試，建立符合LoRaWAN認證的產品授權機制。

二是標準松散帶來的規模化不足。目前，國內的LoRa應用普遍為單個垂直行業的應用，而且網絡規模較小甚至很小，一般是由1個公司提供端到端的LoRa設備，各個廠商的設備尚不具備一致性，且網絡服務器的功能和性能要求也較低。但是，規模化的LoRa網絡運營需要通過LoRa網絡服務器接入各個不同廠商的設備。

三是國內工作頻段可能受限。LoRa是非授權頻段技術，在歐洲的頻段為433MHz頻段和868MHz頻段，在美國的常用頻段為915MHz頻段。而國內目前中國LoRa應用聯盟(CLAA)推薦的是470~510MHz，LoRa產業鏈支持的頻率情況如表1所示。《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》明確“多種業務共用同一頻帶，相同標識的業務使用頻率具有同等地位;遇有干擾時，一般應本著后用讓先用、無規劃的讓有規劃的原則處理;當發現主要業務頻率遭受到次要業務頻率的有害干擾時，次要業務的有關主管或使用部門應積極采取有效措施，盡快消除干擾。”因此，在國內使用LoRa建設物聯網的前提就是不能對當地已在表1所示頻段中運行的其他業務：如無線廣播電視、水上移動業務、航空無線電導航業務產生干擾，保證該頻段足夠干凈，且必須滿足最大發射功率的限制。

3、LoRa與NB-IoT的對比

NB-IoT(窄帶物聯網)基于電信運營商的移動蜂窩技術，使用電信級網絡，對于網絡質量、訊息安全都有高度的保障，因此需要進行收費運營，什么樣的服務消費者會愿意付費，目前仍在探索合適的商業模式。雖然一般預測2018年以后才會是NB-IoT技術大顯身手、領導LPWAN市場的時間，但是一旦具備成熟的商機，產業鏈將立即準備妥當，產業爆發指日可待。LoRa則是利用非授權頻段，使用戶可以甩開運營商，自主建網，可以讓企業搭建屬于自己的網絡實現業務運營，也擁有最多的廠商支持。

從技術上看，NB-IoT和LoRa兩者之間差異不大，各具特點，例如：

標準化程度。NB-IoT和LoRa均得到了標準組織支持，標準化程度較高。

設備功耗。NB-IoT和LoRa終端設備在理想狀態下均可實現10年左右的電池使用壽命，LoRa在發射功率方面更低，NB-IoT則具有更好的節能管理和深度睡眠功能，支持eDRX(非連續接收延長)和PSM(節電模式)。

建設成本。LoRa相比NB-IoT起步較早，目前的終端模組成本為30元，低于NB-IoT約35元的終端模組成本(不含sim卡座)。但是在后期維護成本方面，由于LoRa需要獨立建網，運維成本較高;NB-IoT則是與現有LTE移動蜂窩網融合運維，可攤薄運維成本。

安全性。NB-IoT在數據傳輸和設備認證方面均可以提供電信級的安全，LoRa則是通過多層加密的方式提供數據安全支持。目前兩種技術體制都具有較高的安全性。

可靠性。NB-IoT基于授權頻譜，并保證丟包重傳，通信體驗穩定，而LoRa則基于非授權頻譜，易產生信號干擾問題，導致丟包。

網絡覆蓋能力。NB-IoT相比LoRa具有更高的鏈路預算和更大的發射功率，部分解決了高頻覆蓋能力的不足，與LoRa均能實現長距離的廣覆蓋。但考慮到工作于非授權頻段的LoRa需限制發射功率，NB-IoT具有更好的實際覆蓋能力。

三、我國廣電企業開展物聯網業務的相關建議

1、提前部署，積極開展物聯網業務試驗或試點。

廣電企業擁有較為優質的頻段資源，可以此提供可靠、安全的物聯網業務，同時也具備豐富的基礎網絡運維經驗，應抓住萬物互聯發展新機遇，借“十三五”的東風，積極關注并研究跟進NB-IoT以及LoRa的國內最新進展，爭取提前進場，占領先機。在部署下一代廣播電視無線網NGB-W時，統籌規劃、建設無線物聯網絡，探索跨行業協作和應用創新模式，打造新型商業模式，創造服務價值。當前，建議具備條件的廣電企業可以考慮基于NGB-W的低頻段開展NB-IoT試驗或試點，不具備NGB-W網絡資源條件的廣電企業可以考慮基于LoRa技術，利用表1所述的頻段開展LoRa試驗或試點，但注意要盡量選擇比較干凈的頻段，并適當限制發射功率，規避與本地其他無線電業務產生相互干擾。

2、有針對性地選擇開展物聯網業務的切入點。

在發展初期，廣電企業可聚焦于兩類垂直行業進行切入：一是目前已擁有一定市場關系資源的垂直行業或有高收入價值的垂直行業，比如視頻監控。這類物聯網業務，可以由廣電企業自行獨立開展;二是不具備市場優勢或類似購買模式經驗的垂直行業，比如水、電、氣、熱，廣電企業應與第三方服務和應用提供商合作，必要時可聘請相關垂直行業的專家，以全面、深入了解行業需求，研發定制化的解決方案。

3、根據重點業務需求綜合權衡選取物聯網通信技術。

在技術能力方面，LoRa與NB-IoT均具有滿足低功耗、廣覆蓋類型物聯網業務需求的能力，其中，對于移動性要求高、工業系統監控等時效性要求高以及網絡可靠性要求高的需求場景，需要專用頻段來保障的物聯網應用，宜選取NB-IoT技術;對于移動性、時延性、網絡可靠性要求不高的物聯網應用，以及數據量較小、有深度覆蓋要求且對終端電池有一定要求的物聯網應用，可選取LoRa技術，并綜合考慮市場環境、產業鏈情況及未來發展預期等各方面因素。

4、高度重視物聯網的網絡信息安全問題。

物聯網主要是設備與設備之間的通信，這些設備大都部署在無人監控的環境下，且資源受限、防護簡單，極易受到攻擊和破壞。惠普公司近日對市場上最流行的10種物聯網智能設備進行檢測后，發現幾乎所有設備都存在高危漏洞，包括弱密碼、DDoS(分布式拒絕服務攻擊)漏洞、心臟出血漏洞和跨站腳本漏洞等，其中80%存在隱私泄露或濫用風險，80%允許使用弱密碼，70%的設備與互聯網或局域網的通訊沒有加密，60%的Web界面存在安全漏洞，60%的下載軟件更新時沒有使用加密。為此，建議廣電企業開展物聯網業務時重點考慮兩種方式解決安全問題：一是采用VLAN(虛擬局域網)和VPN(虛擬專用網)等方式實現物聯網業務數據的端到端安全傳輸;二是可考慮加固物聯網終端安全，比如實施機卡綁定與軟件防篡改、數據的安全存儲、固件系統的安全更新等。