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在LPWAN市场,我们应该如何“下注”?

Open hands with a city in the background

物联网碎片化的应用场景正在催生出新的无线通信技术:针对低速率、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用,LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网)应运而生,并开始在市场上跑马圈地。

在LPWAN市场上,一直胶着着两个不同的技术流派:一类是工作于未授权频谱的协议,如最有代表性的LoRa技术;另一类是工作于授权频谱下的技术,如3GPP支持的、这两年风头正劲的NB-IoT。前者起步较早,在市场和生态链布局上占有先发优势,而后者“出身”起点高,裹挟了一众通信制造商和运营商的拥趸。所以关于两者优劣的争论也一直不绝于耳,关于如何“站队”的忠告也比比皆是。

从技术上看,NB-IoT和LoRa各具特点。基于蜂窝技术的NB-IoT比现有的网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍,一个扇区能够支持10万个节点连接,终端模块的待机时间可长达10年。而采用线性扩频技术的LoRa灵敏度高,通信距离可大于15公里,而其接收电流仅10mA,睡眠电流低至200nA,每个网关每天可以处理500万次节点之间的通信,其定位精度可达5m。

  NB-IoT LoRa

技术特点

蜂窝

线性扩频

网络部署

复用现有蜂窝基站

独立建网

频段

运营商频段

150MHz - 1GHz非授权频段

传输距离

远距离

远距离(1-20km)

速率

<100kpbs

0.3~50kpbs

连接数量

200k/cell

200k~300k/hub

终端电池续航时间

约10年

约10年

模块成本

US$ 5~10

US$ 5

表1, NB-IoT和LoRa技术特性对比

从发展的速度上看,过去的一年NB-IoT表现最为抢眼。特别是在2016年6月3GPP冻结NB-IoT的核心协议之后,其商用化的进程一直在提速。以推进NB-IoT最为坚决的中国为例,产业链动作连连:

  • 政府层面:出台了一系列文件,从标准技术研究、系统频率规划、行业应用推广、政策环境优化等方面,推进NB-loT的部署和应用。
     
  • 运营商层面:三家电信运营商都启动了NB-loT的网络部署和试商用工作,中国电信计划2017年完成31万个基站的升级,中国移动计划年内部署的基站超过14万个。
     
  • 应用层面:根据工信部的统计,目前国内NB-loT典型应用已达31个,其中ofo宣布在共享单车中采用NB-loT,这样“明星”企业的选择无疑会对市场起到带动作用。
     
  • 技术层面:以华为为代表的NB-loT芯片密集发布,快速拉低硬件成本,为NB-loT规模商用打下基础。

 

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图1,ofo小黄车与华为、中国电信联手推出了基于NB-IOT的智能车锁,成为NB-IOT一个标志性的商用案例

 
面对NB-IoT咄咄逼人的攻势,LoRa似乎一直是处于“守势“,但其商用化进程并没有停顿下来,而是根据自身技术特点以及前期市场探索,去寻找更精准的定位。与NB-IoT“通吃”的策略不同,现在的LoRa有意避开NB-IoT的锋芒,更注重在一些特定应用上进行深挖。
 
比如与NB-IoT相比,LoRa在功耗和成本上优化的空间更大,所以LoRa就去主攻那些传感器数据传输通信不需要特别频繁、或者无需特别QoS保证的应用。
 
再有,与需要运营商提供基础设施的NB-IoT不同,LoRa最大的优势就是用户可以根据自己的需要快速部署——一个覆盖10km x 10km、管理3000个节点的停车场网络,只需要部署6个LoRa,花2周时间即可搭建完成。特别是对于那些地处边缘、电信运营商触角难于抵达的地区(如农牧业相关应用),LoRa的市场说服力显然更强。
 
还有,一些对于数据保护比较敏感的客户,他们可能不希望将自己的数据先传输给运营商这样的“外人”,所以他们部署自己“私有物联网络”的愿望,也会是LoRa的机会。
 

图2,LoRa在南非Kruger国家公园被用于犀牛保护项目,显示了其在蜂窝网络难于覆盖地区的网络部署优势
 

所以沿着这样的思路去观察,有分析认为,未来NB-IoT和LoRa(以及其他非授权频段的LPWAN)的关系可能会从竞争,逐渐走向“竞合”:NB-IoT带宽更大,更适合大跨度覆盖、数据传输频繁、长期供电的应用场景;而LoRa则去重点覆盖低功耗、低成本的应用场景需求——由此,一种可能的混合模式就是,一个区域用户端的物联网应用发生在LoRa上,继而会通过NB-IoT在更大的“网”上进行数据传输。

总之,在LPWAN这个市场,各个技术之间的竞逐将是一场马拉松,而比赛才刚刚开始,现在断言结果还为时过早。不过有一点是肯定的:在物联网市场,“用户导向”是一条铁律,谁能俘获更多用户的心,谁就能够笑到最后。

 

应用场景 应用特点 适合无线通信

智能电表

高传输速率,需要频繁通信,安装在人口密集的地区的固定位置,电网供电对功耗不敏感

NB-IoT

智慧农业

支持低功耗低成本的传感器,地处偏远,缺少蜂窝网络覆盖

LoRa

智能制造

需求多样化,一些场景需要频繁的通信及高QoS,一些场景在需要低成本、低功耗传感器

NB-IoT和LoRa 混合部署

智能建筑

传感器通信不需要特别频繁,对QoS要求不高,便携式的家庭式网关可满足需要

LoRa

零售终端

需要较频繁和高质量的数据通信,对于通信的时效性和低延迟要求较高

NB-IoT

物流追踪

需要在特定场所部网,需要高速移动时通信,大范围跨区域追踪

NB-IoT和LoRa 混合部署

表2,不同应用场景的无线通信部署建议​

 

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