“在未來物聯網的應用中，大部分的設備只需要傳輸很少的數據，因此低功耗廣域網技術（LPWAN）非常適合低速物聯網設備的連接。國內的運營商都在積極的部署NB-IoT/eMTC等LPWAN網絡。” 上海聯通物聯網運營中心技術總監沈洲在一場LPWAN研討會上表示。 據相關數據顯示，2020年我國物聯網市場規模將超過1.8萬億元，物聯網連接總數將達到10億，其中LPWAN技術將提供7.3億連接。
自2016年NB-IoT核心標準凍結之后，關于低功耗廣域網技術（LPWAN）的討論迅速增多，市場熱度不斷升溫。在我國，除了三大運營商鼎立支持的NB-IoT和eMTC，早幾年已經進入國外市場應用的LoRa也從一種小眾技術迅速進入到人們的視野當中。
不過，不同的技術流派可能給應用企業帶來困擾：NB-IoT、eMTC和LoRa各自的技術特點到底是什么，有何優劣勢？我的產品需要采用LPWAN技術嗎，又該選擇哪一種？LPWAN技術最有可能在哪個應用上爆發？
芯片年出貨量超1000萬片，LoRa究竟有何神通？
相比最近一兩年才推出的NB-IoT，LoRa在國外已經有了廣泛的應用。Semtech業務拓展總監楊柳博士在一場LPWAN研討會上表示，經過5年的發展，LoRa在全世界各大洲已經建成了46個公網、350個試驗網，一年的芯片出貨量超過1000萬片。
楊柳博士指出，與NB-IoT等新型蜂窩技術相比，LoRa最大的技術特點是采用了線性擴頻技術，能在噪聲以下的20db接收到信號，因此可以有效地在低速率低功耗的情況下進行遠距離傳輸。根據Semtech與思科在美國合作的測試數據顯示，LoRa在無遮擋情況下的傳輸距離能達到50公里。
其次，LoRa的功耗比NB-IoT更低。其原因在于LoRa的協議層更加簡單，而且其無線模塊的最高功率和平均功率的比率低，電路設計效率高。LoRa在深度睡眠的情況下電流少于2uA，等待狀態是2mA，接收狀態少于10mA，發射功率0.1w，這大大延長了電池的使用壽命。
最后，LoRa的網絡部署更加靈活，可以實現按需部署。楊柳博士表示，LoRa的基站和路由器可以做到非常小，并在現場展示了用手掌托著的微型基站和只有普通路由器大小的室內網關，這與人們印象中矗立在山上有如高塔般大小的基站大相徑庭。小體積還降低了基站的成本，可以做到100美金的價格。通過小基站和微型基站可以實現網絡更深度的覆蓋，這在某些現實的環境里面很適用。
圖：LoRa的技術特點
瑞興恒方網絡(深圳)有限公司副總經理謝利超對此進一步補充道，在某些應用場景里面，基站的密度無法實現物聯網網絡的全覆蓋。例如LPWAN在燃氣表的應用中，很多燃氣表都放置在鐵箱子里面，屬于信號屏蔽的環境。這個時候基站的密度絕不是大家宣傳的十公里或者幾公里，很可能是五六百米。與此類似的還有LPWAN在電梯的應用，基站密度要達到200米。又比如在深圳的城中村里面，根本沒有蜂窩網絡的覆蓋，這個時候想要實現物聯網的應用，就需要根據節點的數量和位置靈活部署小基站/微型基站。在這些應用場景中，LoRa網絡部署的靈活性得以體現。
謝利超還提到了當下LoRa面臨的一些挑戰。第一，處于免授權頻段，頻率污染較為嚴重、私有化網絡較多、安全性較差；第二，網絡的建設和維護難、成本高，特別是對于小企業和普通消費者；第三，物聯網碎片化嚴重，無線模塊需要定制化；第四，缺乏運營商的支持，難以實現城市級的網絡覆蓋。
針對網絡建設難的問題，國內已經有專業的LoRa物聯網運營商出現。例如杭州羅萬信息科技有限公司，提供包括LoRa網關、云平臺和自建基站的LoRa系統級解決方案，并應用在無線煙感、水電氣表等產品中。
圖：杭州羅萬信息科技有限公司基于LoRa的消防物聯網解決方案
此外，2017年5月，中國科學院計算機網絡信息中心（CNIC）宣布LoPo-IoT已實現在廣州南沙區803平方公里的網絡覆蓋。廣州中國科學院計算機網絡信息中心副總工程師黃開德表示，LoPo-IoT是基于LoRa的一種LPWAN技術，數據接入國家物聯網標識平臺，保證了數據的唯一性和安全性，在醫療健康、資產追蹤等領域有廣泛的應用市場。
圖：CNIC目前已建成118個基站，基本實現廣州南沙區的網絡全覆蓋
模組廠商、運營商積極布局，明年或實現NB-IoT規模商用
NB-IoT技術很新，2016年核心標準凍結至今不過一年多的時間。但運營商對NB-IoT卻并不陌生，因為它從本質上還是一種標準化的蜂窩技術，國內運營商不必為此重新布置站點，完全可以在已有基站基礎上實現快速部署，因而得到三大運營商的大力支持。
“在未來物聯網的應用中，大部分的設備只需要傳輸很少的數據，因此NB-IoT將會是低速物聯網設備的最佳選擇，基于此，國內的運營商都在積極的部署NB-IoT網絡。”上海聯通的物聯網運營中心技術總監沈洲表示。
沈洲說道，上海聯通可以說采用了非常激進的態度來推動NB-IoT的發展：2015年7月，首先開始樣本測試；2016年，率先在迪士尼樂園提供NB-IoT的物聯網應用體驗；2017年5月，實現了上海NB-IoT網絡的全覆蓋。而到了現在，NB-IoT已經處于爆發期。上海聯通在與政府的溝通中，發現他們在智慧城市方面有非常大的需求。智能停車、智能煙感、智慧路燈、水表氣表等很有可能率先實現規模商用化。
目前來看，阻礙NB-IoT 發展的最大的問題還是成本。“從我們了解的情況來看， NB-IoT模塊在年初的成本是100元，現在可以降到60-70元左右，但仍然比2G模塊20-30元的價格高出許多，這不利于NB-IoT的普及。” 沈洲說道。
那么目前NB-IoT模組到底發展到了什么程度？在上周的物聯網展上，龍尚、中興物聯、Simcom、美格、有方、Telit、Ublox、騏俊等主流NB-IoT廠家都有參展，讓我們來看看他們怎么說。
龍尚科技的現場工作人員指出，當下幾乎所有主流模組廠商的NB-IoT模塊均未實現量產。2017年龍尚推出基于高通芯片的NB-IoT/eTMC/GPRS多模模組A9500，至今出貨量有一萬多套，但主要還是給客戶測試或者應用試點使用。應用場景包括遠程抄表、智能停車、智能路燈、環境監測、智慧農業、畜牧養殖灌溉、智能垃圾箱等智慧城市領域。預計今年9月份，龍尚將推出NB-IoT單模的A9600模組。
圖：龍尚A9500開發板
圖：龍尚無線通訊模組
中興物聯目前只有一款NB-IoT模組ME3612，采用高通的MDM9206芯片。中興物聯的現場工作人員介紹，ME3612模組已經實現了小規模量產，在智能井蓋、智能路燈、智能消防栓、共享單車等有試點性應用。據傳今年9月份，中興物聯會推出NB-IoT商用芯片RoseFinch7100（朱雀7100），與華為、高通在NB-IoT芯片市場一決高下。
圖：中興物聯在江西的NB-IoT智慧地井監測系統
值得一提的是，出貨量名列前茅的移遠并未參展，反倒是與其頗有淵源的移柯帶來基于高通MDM9206芯片的L700無線模組參展。由于L700剛發布不久，其出貨量并不大。此外，騏俊也展示了ML3500 NB-IoT無線通信模組，不過仍處于測試研發階段，預計今年內推出。
圖：騏俊NB-IoT無線通信模組ML3500
圖：芯訊通無線通信模組
圖：有方無線通信模組
共享單車or智能鎖，哪一個將是LPWAN爆發級的應用
從技術特點來看，LoRa、NB-IoT、eMTC都具備低功耗、低成本、廣覆蓋、大連接等特點。那么，對于應用企業來說，該如何選擇LPWAN技術？
芯訊通無線科技有限公司產品總監趙明女士指出，用戶應該根據自己的需求，根據產品特性和應用場景來選擇合適的技術。上海聯通的沈洲也表達了相似的觀點：“我們沒有強迫用戶使用NB-IoT，如果是井蓋、水電表等對低功耗要求極高的產品，可以選擇NB-IoT；如果是為了低成本和低流量，建議先使用2G模塊，等NB-IoT和eMTC規模商用后再選擇也不遲。”
瑞興恒方的謝利超則從技術的層面分析， 一般的LPWAN技術通過限制帶寬的方式來提升靈敏度，例如NB-IoT就限制了上行帶寬。而LoRa無需如此，其特有的線性擴頻技術保證了上下行帶寬對稱。如果需要真正的雙向通信，如電網監控，LoRa可能是更好的選擇。
隨著LPWAN技術的普及，出現了很多除了傳統的井蓋、水/電/氣表、路燈、煙感之外的產品，表明LPWAN已經吹響了取代一部分2G/BT/WiFi市場的號角。例如福建的一家企業推出了NB-IoT心率帶，把傳統的藍牙演進到NB-IoT傳輸。又比如當下最為火爆的共享單車市場，前幾個月ofo單車和中國電信、華為合作推出NB-IoT共享單車。高通也宣布計劃與中國移動及摩拜單車展開合作，啟動中國首個eMTC/NB-IoT/GSM（LTE Cat M1/NB1和E-GPRS）多模外場測試。
據悉，芯訊通是共享單車市場最大的無線模塊供應商。趙明表示，LPWAN解決了共享單車的兩個問題。一是2G網絡的連接數有限，局部地區如果有大量用戶連接，存在網絡堵塞；二是電池續航時間有限。
但是，業界對于NB-IoT在共享單車的應用持謹慎態度。趙明表示，目前芯訊通給共享單車供應的仍是2G模塊， NB-IoT共享單車還處于試驗階段，模組廠商也在觀望。因為NB-IoT不支持移動狀態下的基站切換，導致用戶停車時有個斷網重連的等待過程。相比之下，具備移動性的eMTC更適合共享單車，為ofo單車供貨的龍尚科技也表達了類似的觀點。
當然，對于NB-IoT在共享單車的應用也不能一棒子打死。隨著NB-IoT的技術發展，有可能解決上述問題。據悉，3GPP在Re-14中對NB-IoT進行了一系列增強技術并于2017年6月完成了核心規范，其中就包括定位和移動性功能。以后，NB-IoT的應用可拓展至資產追蹤和可穿戴領域。
責任編輯：靳玉鳳
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