物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，LoRa與NB-loT通信比較及其應(yīng)用前景

　　對(duì)于LoRa技術(shù)，行業(yè)內(nèi)人士都不會(huì)陌生，它也經(jīng)常會(huì)被拿來(lái)和NB-IoT技術(shù)比較。作為低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)的新興技術(shù)，兩個(gè)技術(shù)都備受關(guān)注。

　　目前在國(guó)內(nèi)，由于備受國(guó)家政策、電信運(yùn)營(yíng)商和業(yè)內(nèi)大廠的青睞，NB-IoT技術(shù)的發(fā)展可謂如火如荼。相比而言，此前因頻段授權(quán)問(wèn)題沉寂許久的LoRa技術(shù)便低調(diào)很多。

　　然而近日，阿里巴巴和中國(guó)鐵塔合作，以及騰訊宣布加入LoRa聯(lián)盟的消息又為該產(chǎn)業(yè)注入一支“強(qiáng)心劑”，借助于阿里巴巴、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的支持，LoRa技術(shù)或?qū)⒃趪?guó)內(nèi)迎來(lái)又一個(gè)春天。

　　阿里云號(hào)稱要在未來(lái)5年內(nèi)連接100億臺(tái)設(shè)備。今年4月，阿里云宣布基于LoRa器件與無(wú)線射頻技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已開始試商用。

　　騰訊則是把重點(diǎn)都放在LoRaWAN技術(shù)和應(yīng)用方面的相關(guān)投資。2018年7月，騰訊還宣布計(jì)劃與合作伙伴在深圳共同建立一個(gè)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)，目的是為城市、金融、醫(yī)療、零售和工業(yè)等提供智慧解決方案。

　　LoRa技術(shù)市場(chǎng)前景廣闊

　　LoRa技術(shù)最早是由法國(guó)公司Cycleo(成立于2009年)開發(fā)的一種擴(kuò)頻無(wú)線調(diào)制專利技術(shù)。2012年，Cycleo公司被美國(guó)Semtech公司以約500萬(wàn)美金收購(gòu)，收購(gòu)之后，Semtech為促進(jìn)其他公司共同參與到LoRa生態(tài)中，于2015年2月聯(lián)合Actility、Cisco和IBM等多家廠商共同發(fā)起創(chuàng)立LoRa聯(lián)盟。

　　經(jīng)過(guò)三年多時(shí)間的發(fā)展，目前LoRa聯(lián)盟在全球擁有超過(guò)500個(gè)會(huì)員，并在全球超過(guò)100個(gè)國(guó)家布置了LoRa網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)遍及美國(guó)、加拿大、巴西、中國(guó)、俄羅斯、印度、馬來(lái)西亞、新加坡等國(guó)家和地區(qū)。其中在中國(guó)，阿里巴巴是LoRa技術(shù)的積極推動(dòng)者，如今隨著騰訊的加入，LoRa技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展將更受矚目。

　　在眾多LoRa聯(lián)盟成員們的齊力推動(dòng)下，LoRa技術(shù)的市場(chǎng)發(fā)展前景也備受期待。據(jù)IHS Markit發(fā)布的資料顯示，2018年初，全球范圍內(nèi)部署的基于LoRa的網(wǎng)關(guān)數(shù)量已超過(guò)7萬(wàn)，預(yù)計(jì)到2019年初網(wǎng)關(guān)數(shù)將達(dá)到20萬(wàn)，終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)量將達(dá)到8000萬(wàn)，超過(guò)40%有望都是基于LoRa的設(shè)備。而2025年，全球范圍內(nèi)的機(jī)器對(duì)機(jī)器的連接數(shù)量將增長(zhǎng)至270億。

　　不難看出，LoRa技術(shù)擁有著廣闊的市場(chǎng)前景。同時(shí)，這也不禁讓人好奇，在眾多物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)中，LoRa技術(shù)到底有何“魅力”可以突出重圍呢?

　　技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出

　　首先，從技術(shù)方面來(lái)看，相比成本和能耗較高的NB-IoT方案，用戶不依靠運(yùn)營(yíng)商就可完成LoRa網(wǎng)絡(luò)部署，不僅布設(shè)更快，而且成本更低。在小區(qū)、農(nóng)場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等封閉區(qū)域，特別是NB-IoT信號(hào)較弱的室內(nèi)和地下環(huán)境，LoRa技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。

　　正因這一“輕量化”的建設(shè)優(yōu)勢(shì)，LoRa方案的布局其實(shí)更加廣泛。目前，美國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等41個(gè)國(guó)家的350個(gè)城市都已開始應(yīng)用LoRa進(jìn)行布網(wǎng)試點(diǎn)，共有67個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在提供服務(wù)。

　　除此之外，低成本也是LoRa相比NB-IoT技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。雖然近幾年NB-IoT技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁，但其在成本方面仍有著很大局限性。盡管NB-IoT模組的價(jià)格未來(lái)有望降至5美元之內(nèi)，但目前支持藍(lán)牙、Thread、ZigBee三種標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格都在2美元左右，僅支持其中一種標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格都要大約1美元。巨大的價(jià)格差距無(wú)疑將讓企業(yè)在部署NB-IoT時(shí)產(chǎn)生顧慮，這也使得NB-IoT市場(chǎng)沒(méi)能快速發(fā)展起來(lái)。

　　當(dāng)然，LoRa技術(shù)也有著無(wú)法移動(dòng)的致命缺點(diǎn)，這也使得其無(wú)法實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。從現(xiàn)階段來(lái)看，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、超高可靠性的NB-IoT技術(shù)，與追求個(gè)性化布設(shè)、滿足場(chǎng)景化需求的LoRa技術(shù)，具有互補(bǔ)性。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這兩項(xiàng)技術(shù)沒(méi)有絕對(duì)的誰(shuí)好誰(shuí)壞，各有利弊，只是在不同階段有著不同的需求。

　　應(yīng)用場(chǎng)景多樣化

　　如果說(shuō)部署簡(jiǎn)單、低成本是LoRa技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一，那多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景則是其不容忽視的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。目前，LoRa技術(shù)可以在智慧城市、智能水電表、智能停車場(chǎng)、行業(yè)和企業(yè)專用應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)快速靈活部署。

　　一直以來(lái)，LoRa技術(shù)便備受政企行業(yè)用戶的青睞。不少政企行業(yè)用戶因?yàn)闃I(yè)務(wù)特征，傾向于自主、可控的專用網(wǎng)絡(luò)，而LoRa技術(shù)以及LoRaWAN規(guī)范因?yàn)殪`活、低成本部署的優(yōu)勢(shì)，成為國(guó)內(nèi)大量非運(yùn)營(yíng)商用戶的優(yōu)先選擇。比如，在地下水管網(wǎng)檢測(cè)，以及綜合性的管道建設(shè)方面，可用LoRa傳感器監(jiān)測(cè)異常，LoRa技術(shù)有著十分具有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)。

　　此外，在智慧城市應(yīng)用方面，若道路兩旁是智能路燈，便可以通過(guò)LoRa網(wǎng)絡(luò)傳送燈泡的使用情況，及時(shí)通知有關(guān)單位保養(yǎng)、維修和更換燈泡;

　　在智能停車場(chǎng)方面，LoRa技術(shù)因其靈活部署的特點(diǎn)可以節(jié)省大量施工成本，同時(shí)一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可管理數(shù)百個(gè)車位的LoRa傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控車位使用情況;

　　在智能跟蹤方面，終端的電池使用壽命對(duì)于追蹤或是定位都十分重要，由于追蹤系統(tǒng)的成本以及電池續(xù)航都必須納入考慮，因此相當(dāng)適合利用LoRa技術(shù)進(jìn)行追蹤;

　　在智能水電表方面，在水電表上面安裝相應(yīng)的LoRa模組，不僅節(jié)省人力成本，還可遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)掌握用水、用電情況，避免浪費(fèi);

　　當(dāng)然除了上述眾多應(yīng)用場(chǎng)景之外，LoRa技術(shù)也可在智慧農(nóng)業(yè)、智能消防等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)靈活部署，而未來(lái)也一定還會(huì)有更多意想不到的應(yīng)用場(chǎng)景被開拓出來(lái)。

　　產(chǎn)業(yè)生態(tài)群體龐大

　　從技術(shù)層面上看，LoRa是一種物理層的調(diào)制技術(shù)，可將其用于不同的協(xié)議中，比如LoRaWAN協(xié)議、CLAA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、LoRa私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、LoRa數(shù)據(jù)透?jìng)?。隨著使用協(xié)議的不同，最終的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)形態(tài)也會(huì)有所不同。

　　其中，LoRaWAN協(xié)議是由LoRa聯(lián)盟推動(dòng)的一種低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議，同時(shí)LoRa聯(lián)盟將LoRaWAN進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，以確保不同國(guó)家的LoRa網(wǎng)絡(luò)是可以互操作的。截至目前，LoRaWAN標(biāo)準(zhǔn)已建立起“LoRa芯片-模組-傳感器-基站或網(wǎng)關(guān)-網(wǎng)絡(luò)服務(wù)-應(yīng)用服務(wù)”的完整生態(tài)鏈。

　　LoRa芯片在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎(chǔ)核心地位，重要性不言而喻。值得注意的是，目前美國(guó)Semtech公司是LoRa芯片的核心供應(yīng)商，掌握著LoRa底層技術(shù)的核心專利。而Semtech的客戶主要有兩種，一是獲得Semtech LoRa芯片IP授權(quán)的半導(dǎo)體公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP級(jí)芯片的廠商，包括微芯科技(Microchip)等。

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士保守估計(jì)，3年之后LoRa芯片每年將有過(guò)億片的銷量，同時(shí)3年之后的LoRa應(yīng)用市場(chǎng)也將備受關(guān)注。那么在這其中，阿里巴巴和騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭又扮演著什么角色呢?

　　今年3月，阿里云宣布全面進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，從云到云、管、邊、端全生態(tài)布局。由于看好在非授權(quán)頻譜的廣域網(wǎng)前景，阿里云開發(fā)了支持LoRa協(xié)議的LinkWAN物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，同時(shí)還可提供LoRa節(jié)點(diǎn)設(shè)備、LoRa網(wǎng)關(guān)等豐富的LoRa產(chǎn)品。除此之外，阿里相繼投資翱捷科技(ASR)、中天微等芯片企業(yè)的布局也十分耐人尋味。為推進(jìn)LoRa在中國(guó)的拓展，阿里巴巴今年已在杭州和寧波建設(shè)LoRa網(wǎng)絡(luò)，并已具備商用條件。

　　雖然與阿里的全面布局無(wú)法相比，但騰訊加入LoRa聯(lián)盟無(wú)疑也為該產(chǎn)業(yè)注入一支“強(qiáng)心劑”。為支持LoRaWAN生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，騰訊已宣布計(jì)劃在深圳與當(dāng)?shù)睾献骰锇楣餐⒁粋€(gè)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)，為各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和終端用戶(如政府公共服務(wù))提供從設(shè)備、邊緣到云端的LoRaWAN一體化解決方案。

　　去年年底，工信部發(fā)布了《微功率短距離無(wú)線電發(fā)射設(shè)備技術(shù)要求(征求意見稿)》，一時(shí)之間使得LoRa的商用前景變得不夠明朗。然而，過(guò)去大半年之后，LoRa不僅沒(méi)有就此銷聲匿跡，反而生命力愈加頑強(qiáng)，阿里、騰訊、中國(guó)聯(lián)通、廣電集團(tuán)和Google等眾多大咖相繼加入了LoRa陣營(yíng)，產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷壯大的同時(shí)，也使得其實(shí)力越發(fā)不容小覷。

　　運(yùn)營(yíng)商偏愛(ài)NB-IOT

　　我國(guó)目前主推的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為NB-IoT，各大運(yùn)營(yíng)商在此標(biāo)準(zhǔn)上都有大量投入，尤其是中國(guó)電信，在國(guó)內(nèi)對(duì)于NB-IoT的應(yīng)用已經(jīng)處于領(lǐng)跑地位。NB-IoT與eMTC同屬于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而另外兩個(gè)則屬于私人標(biāo)準(zhǔn)。

　　這兩者最大的不同就在于頻譜，這也是這些物聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)最寶貴的財(cái)富。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，擁有頻譜就相當(dāng)于擁有合法的停車位，而在這一點(diǎn)上，LoRa與Sigfox先天不足。

　　這些年，華為替NB-IoT搖旗吶喊已是常態(tài)，并且聯(lián)合高通、沃達(dá)豐等國(guó)際知名企業(yè)在2015年正式提出NB-IoT的概念。除了華為之外，三大運(yùn)營(yíng)商們對(duì)于NB-IoT也青睞有加。

　　由于NB-IoT是運(yùn)營(yíng)商建網(wǎng)，不像LoRa這樣的網(wǎng)絡(luò)，屬于企業(yè)獨(dú)立建網(wǎng)。NB-IoT在通訊基站本身基礎(chǔ)上改造就可以，用不算太大的工作量就能建成網(wǎng)絡(luò)。然后運(yùn)營(yíng)商就可以掌握這一數(shù)據(jù)通道進(jìn)行收費(fèi)，又增長(zhǎng)了接入終端數(shù)，無(wú)論是從業(yè)績(jī)上還是從政績(jī)上都有好處。

　　這種情況下，運(yùn)營(yíng)商當(dāng)然積極推動(dòng)NB-IoT。

　　更重要的是，政府也大力支持NB-IoT的發(fā)展，國(guó)家針對(duì)NB-IoT更是推出過(guò)多項(xiàng)相關(guān)政策進(jìn)行扶持。如2017年6月16日，工信部正式公開《全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》，明確以14條舉措全面推進(jìn)NB-IoT建設(shè)發(fā)展，到2020年建設(shè)150萬(wàn)NB-IoT基站、發(fā)展超過(guò)6億的NB-IoT連接總數(shù)。

　　上有政府扶持，中間有運(yùn)營(yíng)商積極布局，下有華為大力支持，NB-IoT在中國(guó)不火都難。

　　NB-IoT的優(yōu)點(diǎn)

　　當(dāng)前，NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被凍結(jié)，中國(guó)也已經(jīng)處于規(guī)模商用的階段。NB-IoT具有4個(gè)主要特點(diǎn)，分別是廣覆蓋、低功耗、大連接、低成本。

　　功耗方面，NB-IoT犧牲了速率，換回了更低的功耗。采用簡(jiǎn)化的協(xié)議，更適合的設(shè)計(jì)，大幅提升了終端的待機(jī)時(shí)間，部分NB終端，待機(jī)時(shí)間號(hào)稱可以達(dá)到10年。

　　信號(hào)覆蓋方面，NB-IoT有更好的覆蓋能力(20dB增益)，就算水表埋在井蓋下面，也不影響信號(hào)收發(fā)。

　　連接數(shù)量方面，每個(gè)小區(qū)可以支持5萬(wàn)個(gè)終端。

　　成本方面，更是NB-IoT的一大亮點(diǎn)，通信模塊成本很低，每個(gè)模組有希望壓到5美元之內(nèi)甚至更低，有利于大批量采購(gòu)和使用。而根據(jù)摩爾定律便可以得出，不超過(guò)40個(gè)月，成本便能降低到1美元之下。

　　總結(jié)

　　NB-IoT方面，運(yùn)營(yíng)商比較有話語(yǔ)權(quán)，他們代建網(wǎng)絡(luò)，業(yè)主不需要考慮基站部署很省心，但網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量取決于運(yùn)營(yíng)商，業(yè)主無(wú)法控制，而且數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商，業(yè)主需要和運(yùn)營(yíng)商對(duì)接獲取經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，保密性存在問(wèn)題，運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)也不可控。另一方面，NB-IoT基于國(guó)內(nèi)現(xiàn)成的基站進(jìn)行改造即可，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)非常容易。

　　LoRa就正好相反，業(yè)主(企業(yè))可以自主把控網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋可快速優(yōu)化補(bǔ)充;還可以自主運(yùn)營(yíng)，把運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)掌握在自己手中，根據(jù)業(yè)務(wù)需要擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，特別自由。不過(guò)，LoRa基站建設(shè)比較糟心，要為基站選址、供電，還有很多麻煩事。

　　有實(shí)力的企業(yè)如騰訊和阿里，更在乎的是自由和主控權(quán)。而三大運(yùn)營(yíng)商偏愛(ài)NB-IoT一種標(biāo)準(zhǔn)。明確了標(biāo)準(zhǔn)以后，也更有利于產(chǎn)業(yè)生態(tài)的繁榮，終端模組芯片的量產(chǎn)，帶來(lái)價(jià)格的降低，平臺(tái)和應(yīng)用的統(tǒng)一，帶來(lái)更聚焦的發(fā)展方向。