3分钟了解物联网三大技术的未来争夺战

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低功耗广域物联网的多种标准，如物联网、劳拉、sigfox等。正在利用各自的技术和应用程序在这个巨大的市场中获得第一名。

物联网通过通信技术将人与物、物与物联系起来。短距离通信技术一般用于智能家居和工业数据采集等区域网络通信场景，而长距离和大范围的连接需要长距离通信技术。在生活应用场景中(如远程抄表、环境监控、智能停车、位置跟踪等)。)，我们需要一个覆盖面广、成本低、部署简单、支持大规模连接的物联网，于是低功耗广域网应运而生。此外，由这些应用场景主导的物联网数量将占物联网连接总数的60%。

Lpwan可以分为两类:一类是lora、sigfox等技术在未授权频谱中工作；另一种是3gpp支持的2/3/4g蜂窝通信技术，如ec-gsm、emtc、nb-iot等。Lpwan专为低带宽、低功耗、长距离和大量连接的物联网应用而设计。与传统的物联网技术相比，lpwan具有明显的优势:与蓝牙、wi-fi、zigbee、802.15.4等无线连接技术相比，lpwan技术更远；与蜂窝技术(如gprs、3g、4g等)相比)，连接功耗较低。

在物联网通信的发展中，物联网得到了充分的支持，相关应用的市场在未来将会更加繁荣。Lora和sigfox受到nb-iot的大力挤压，但由于物联网的应用仍属于不断增长的市场，这两项技术已经逐渐找到了一条不同于nb-iot的发展道路，未来发展的重点是创造良好的消费体验，加速向正确的渠道起飞。

物联网通信是近两年业界的热门话题之一，特别是在5g的三个愿景中正式定义为MMTC(海量机器类型通信)。未来，物联网的联网规模将大大超过以往的人类联网，每平方公里可达100万个网络节点。低功耗广域网(lpwan)技术简单，应用广泛，将成为早期mtc的起点，包括nb-iot、lora、sigfox等都是相关的星级技术。然而，在未来的3gpp mtc标准相继制定之后，它可以支持更多不同类型的物联网应用。

事实上，在过去，当物联网的概念还不成熟的时候，就有很多使用2g/3g技术的机器通信(M2M)应用，比如车队管理、物流和工业等b2b应用，未来几年市场需求还会继续增长。nb-iot、lora和sigfox将在现有2g/3g/4g模块的基础上，在2018年大力拓展新兴的应用市场，与ltecat.m1一起，结合未来能够满足高传输速率、高移动性、定位、低功耗和语音等更多功能的mtc标准，共同构筑物联网通信的产业面孔。

物联网:中国物联网标准

物联网产业始于2017年，2018年进入加速阶段，2019年将正式腾飞。在技术标准的发展方面，2016年发布了nb-iot技术，2017年高通和hisilicon相继推出了支持第一版标准的芯片，年底联发科技进一步推出了r14芯片，许多芯片制造商纷纷宣布投资nb-iot，使得市场蓬勃发展，刺激了通信模块制造商的步伐。

自2016年6月16日3gpp无线接入网(ran)技术规范小组会议通过nb-iot技术协议以来，中国出台了一系列政策支持nb-iot的发展。

2017年5月，工业和信息化部发布了《电信网络编号计划(2017年版)》，增加了物联网网络编号，明确将“140xx~144xx”定义为物联网网络编号。

2017年6月16日，工业和信息化部发布了《关于全面推进移动物联网建设和发展的通知》。《通知》针对2017年至2020年的物联网标准、物联网设备和芯片。、nb-iot模块、nb-iot测试、nb-iot应用、nb-iot网络开发、

2017年6月20日，工业和信息化部发布了2017年第27号公告，从三个方面明确了物联网系统频率的使用要求。

2017年8月7日，工业和信息化部批准了部分单位提出的电信网码号资源申请，公布了2017年0批《中华人民共和国电信网码号资源使用证》的结果，包括物联网号码的分配。

在中国政府和中国物联网市场的全力支持下，物联网正在全面展开。

三大运营商nb-iot部署进展

nb-iot的发展离不开产业链上游制造商的努力，如芯片和模块。华为的boudica120和boudica150；高通公司mdm9206；来自联发科技的Mt2625。此外，Rideco、英特尔和中兴微电子等公司也有自己的芯片计划。

网络部署

中国是目前nb-iot最大的部署市场。随着2017年中国和工业和信息化部发布《IOT市场健康有序发展指引》，物联网产业生态在中国蓬勃发展。物联网产业联盟和移动物联网联盟的成立，吸引了1000多家企业布局物联网市场，智能抄表、智能停车、智能医疗、智能物流等40多个产业应用开始大规模商业化部署。据估计，到今年年底，中国的nb-iot连接数量将达到1亿。

海外物联网发展即将步入快车道。在nb-iot业务的快速增长和行业的蓬勃发展的推动下，最初的lora的支持者逐渐转向nb-iot阵营。

Nb-iot网络架构

nb-物联网网络架构方案

nb-物联网主要分为五个部分:

物联网终端:支持各行业物联网设备接入；

Nb-iot基站:主要指lte基站；

Nb-iot核心网:nb-iot基站与nb-iot云的连接枢纽；

物联网云平台:各种业务处理和反馈的中心；

应用服务中心:不仅可以获取中心的物联网业务数据，还可以控制物联网终端。

Nb-iot应用

政府推动的公用事业和智能城市建设是nb-iot的主要应用，包括最常提及的智能三表(水表、电表和煤气表)、智能路灯、停车管理和环境监测。

事实上，nb-iot已经证明，今年它将在公用事业、服务和智能城市建设领域占据领先地位。Nb-iot由电信运营商建造并提供服务。网络结构与原无线通信基站一致。在人口密集的大都市地区，4glte信号是完美的，只需要最简单的软件升级，无需重新配置网络；采用授权频段，保证了公共服务质量，只要协商好服务费率，商业模式的建立相对简单。从2018年下半年到2019年，更多类型和更大规模的nb-iot应用将被引入。

劳拉:LP wan是无与伦比的

Lora是一种无线通信技术，由美国半导体制造商semtech在法国cycleo公司的帮助下开发，该公司被semtech收购。在此基础上，劳拉与ibm合作完成了规范，以semtech、ibm和cisco为核心的劳拉联盟推动了相关的发展。

从2016年到2017年，它有望成为物联网时代的wi-fi，因为它采用未经许可的频段，而且其技术简单易行。开放的生态系统也提供了与远离电信领域的资本通信制造商一起标记物联网通信的机会，这将很快吸引数百家制造商加入行业联盟，台湾的许多制造商也投入巨资。在思科、ibm、阿里巴巴、腾讯甚至许多电信运营商的支持下，节省授权频段的版税。技术和产品在2017年前准备就绪，行业推广时间比nb-iot更有利。

然而，从2017年到2018年，劳拉的发展受到了来自nb-iot的强大竞争压力，业界有很多更换网络解决方案的传言。主要原因有内部原因和外部原因，外部原因是nb-iot的大规模推广。原本顺利推广的lorawan，与其应用领域有很高的重叠性，特别是像前面提到的物联网在公用事业中的应用，没有像电信运营商这样的大型服务提供商来扮演与政府合作的角色。内部原因是lora技术1.0版没有达到最大的节能效果，消息传输采用广播式的方式，会导致终端和服务器不同步的问题，导致重要消息的遗漏和频繁的丢包；此外，虽然几乎所有的劳拉芯片都在semtech手中，但由于验证和互操作性测试服务还不成熟，这也将导致不同制造商终端设备之间互连的瓶颈。

去年年底，政府公布了《征求意见稿》。意见稿中有一个详细的规定，规定“470-510mhz的无执照频段限于单个频点，不能用于联网应用。”劳拉最初用于物联网。这种无牌照频谱物联网的一刀切式应用，意味着劳拉等频段的物联网通信技术被邀请出国，1000亿元频段的产业链和生态被扼杀。最终，由于劳拉支持者的努力，这件事没有定论。不过，政府当局并没有明确透露何时会推出这项新政策，因为这项政策对参与这项政策的人士来说是一只“靴子”。

劳拉的领先制造商当然知道当前的困境。虽然整体市场仍在增长，但业内关注度下降是不争的事实。

网络部署

目前，劳拉联盟拥有500多个成员，在100多个国家提供服务，58个联盟成员运营商在41个国家运营，67个公共网络运营商从美国、中国到俄罗斯、东南亚和南美，在全球范围内实现了广泛覆盖。其全球网络覆盖范围如下图所示:

罗兰网络架构

根据lorawan网络结构，主要有以下几个部分:端节点、集中器/网关、后台、网络服务器和应用服务器。

end nodes:end nodes位于最左侧，向网络异步广播数据包。遵守aloha网络规范，确保终端设备大部分时间处于空空闲模式，功耗低于1ua。这种方法应用于小型电池时，可保证10-15年的使用寿命。

集中器/网关:通过终端节点广播的数据包将被网络中的一个或多个网关获取。该网关具有多通道和多数据速率射频嵌入式设备，可以扫描、检测和解调任何活动通道上的数据包。

回程:网关通常有一个以太网回程。然而，一些部署目前使用2g、3g、4g、wi-fi、nb-iot、以太网等作为回程。

网络服务器:核心网是lorawan系统的重要组成部分。它承载着管理网络和将数据分发到其他服务器所需的所有智能。

应用服务器):lorawan协议支持不同类型的网络。一些网络提供商也是应用提供商。因此，图图罗兰网络架构中最右边的应用服务器可以独立于网络服务器托管，也可以与网络服务器集成。

Lora应用

Lora正在全球范围内部署，由于其低功耗、深度覆盖和易于部署的优势，非常适合于低功耗、长距离、大量连接和位置跟踪的IoT应用，如智能抄表、智能停车、车辆跟踪、宠物跟踪、智能农业、智能工业、智能城市、智能社区等应用领域。

Sigfox:国外最热门的lpwan技术

法国Sigfox公司成立于2009年，创建了一个连接低功耗设备的无线网络，主要用于低功耗的物联网，如电表等。这类应用需要连续发送少量数据。Sigfox希望建立第一家仅面向物联网的全球蜂窝连接公司，其基础设施完全独立于现有网络(如电信移动网络)。

Sigfox是一个自己构建的工业生态系统。sigfox负责全球公共网络运营和云平台管理，然后通过本地授权网络运营商sno(sigfoxnetworkoperator)提供服务。原则上，一个运营商负责一个区域，其经营理念是“一个全球，一个网络”。一个地球，一份合同。”截至目前，信号覆盖已达到46个国家和地区，预计到2018年底将达到60个国家和地区的网络部署。

Sigfox特别适合跨国物联网应用，如资产跟踪。台湾sigfox的运营商Unabiz也邀请了许多开发sigfox解决方案的供应商在computex2018上展示相关服务。

Sigfox正在推出一个全球物联网网络，它可以监听数十亿的目标广播数据，而无需建立和维护网络连接。在无线连接领域，这种独特的方法是一种紧凑的优化协议，没有信令开销，并且不依赖于网络。Sigfox提供了一个基于软件的通信解决方案，所有复杂的工作和计算都在云中进行，而不是在设备上。所有这些都大大降低了能耗和连接设备的成本。

网络部署

由于物联网连接的低数据速率，sigfox网络采用超窄带unb技术。传输功耗水平非常低，并且仍然可以保持稳定的数据连接。Sigfox无线链路使用未经许可的ism无线电频段。频率因国家法律法规而异，但868mhz在欧洲广泛使用，915mhz在美国广泛使用。sigfox网络中的小区密度(基于平均距离)在农村地区约为30-50公里，而城市中的障碍物和噪音距离往往更多，可能会减少到3-10公里。整个sigfox网络拓扑是一个可扩展的高容量网络，能耗非常低，同时维护一个基于星型单元的简单且易于部署的基础架构。

sigfox网络的全球部署

据官方数据显示，截至今年上半年，sigfox已经在29个国家建立了应用网络，主要是欧洲国家，如西班牙、法国、俄罗斯、英国、荷兰和德国，覆盖170万平方公里。

Sigfox网络架构

从上图可以看出，sigfox网络架构可以分为三个部分。sigfoxgateway和sigfoxcloud的中间部分由sigfox公司提供，即sigfox网络和sigfox网络服务器或设备管理服务器由sigfox提供。左终端部分sigfox打开。它与几家射频芯片公司合作连接无线前端，为用户提供多种射频芯片供应商的选择，但终端必须符合sigfox网络认证。右边是业务应用，包括应用服务器和网络客户端或应用。

sigfox的应用

就工业而言，sigfox的应用主要集中在工业、公用事业、农业、公共部门等领域。根据使用案例，sigfox主要关注智能测量、智能跟踪和温度检测。

Sigfox在中国的第一个项目

2018年1月，“中法合作成都国际智能养老服务示范社区”sigfox项目签约。该项目的总投资约为3亿欧元。sigfox物联网公司和krg智能养老公司提供物联网技术标准和智能养老技术解决方案，中国联通提供技术运营支持。Krg Smart养老公司为独居老人和行动不便者开发了新一代远程护理系统，提供了基于sigfox物联网技术的新一代远程救助解决方案，可以观察到可能危及上述人员的跌倒、不适等异常行为。

Lpwan技术正在单独起飞

2018年是物联网通信(尤其是物联网)正式商业化的第一年。根据国家政策委员会的mic研究，今年的lpwan模块市场将挑战第一个1亿的规模。该协会行业分析师曾巧玲指出，今年上半年nb-iot多功能集成模块的市场价格在10~15美元左右。对于大规模和简单的应用，成本压力很大，但在下半年，nb-iot模块出货量逐渐增加，加上芯片投入。

2017年下半年，全球电信运营商的nb-iot业务将陆续开通，市场驱动力将增强。2019年后，nb-iot模块将快速增长。据估计，2021年lpwan网络设备的数量将达到8亿台(图1)，其中约7亿台是特许频段技术产品，如nb-iot和emtc，尤其是在中国和欧洲。

2017年至2021年lpwan网络设备数量

另一个研究机构Ihsmarkit也相当乐观，预测到2021年物联网的数量将超过10亿。从2014年到2021年，复合年增长率高达206%。在政府的大力支持下，中国三大运营商的物联网连接从2014年的5350万增加到2016年的1.62亿。中国政府战略上希望引领物联网产业发展，也希望中国成为全球物联网发展的火车头和观察指标。

在未授权频段的lpwan市场，2017年lorawan的增长速度超过了预期。据了解，semtech公司运送了1000多万个劳拉芯片，ihsmarkit公司预测，到2021年，劳拉网络节点的数量将增加到近3亿个。Ihsmarkit对另一项星级lpwan技术sigfox持保守观点。总的来说，现阶段物联网已经成为物联网中占主导地位的通信方式，而劳拉和西格福克斯的早期优势已经逐渐消失。然而，在物联网高速增长的趋势下，劳拉和西弗克斯也在积极寻找合适的领域和应用。

总的来说，nb-iot得到了全面的支持，这实际上与去年业界的观点是一致的。大多数物联网通信供应商主要投资于nb-iot，一些双方都下注的供应商主要关注nb-iot。之前有更多的厂商一直在观望，他们已经决定投资开发nb-iot，未来相关应用的市场将会很繁荣。此外，虽然劳拉和sigfox受到了nb-iot的大力挤压，但由于iot应用仍处于不断增长的市场中，这两种技术的市场也在不断增长。也许在不久的将来，不同的无线网络通信技术，如lora或nb-iot，将集成在一个单一的iot模块中。例如，在远程工厂中，lora将在局域网中的设备之间形成数据传输，然后数据将被传输到外部lte网络，并且多个工厂的数据将被集成用于整体分析。

lpwan三大技术阵营的主要半导体供应商

摘要

Nb-iot不仅推动了自身工业生态阵营的快速发展，还为其他低功耗广域网技术(如lora和sigfox)提供了市场教育机会，尤其是lora及其广域网规范lorawan。在过去一年左右的时间里，国内外的从业者对劳拉并不陌生，基于劳拉的大量IoT应用案例已经落地。

思科、ibm、阿里巴巴等巨头支持劳拉，腾讯也于上月宣布加入劳拉联盟。腾讯云副总裁王会兴表示:“劳拉云实现了快速增长，我们相信它将在lpwan市场上与nb-iot形成高度互补。”加入lora Alliance将使我们能够影响lorawan的技术开发，促进相关的物联网应用，并通过与全球其他lorawan供应商建立密切的合作关系来加强我们的云业务。”

总的来说，lora和sigfox已经逐渐找到了一条不同于nb-iot的发展道路，未来两年的发展重点应该是创造良好的消费者体验，包括硬件终端芯片/模块的降价、软件服务的完善和便捷等。，以便真正加速并从正确的通道起飞。