1、NB-IoT/LTE-M/Sigfox/LoRa/RPMA/Weightless/HaLow七大LPWA技術(shù)之爭(zhēng)較受關(guān)注的是采用授權(quán)頻譜的 NB-loT和LTE-M,主要由3GP主導(dǎo) 的運(yùn)營(yíng)商和電信設(shè)備商投入；以及采用非授權(quán)頻譜的LoRaWA、NSigfox 、Weightless 、 Ha L ow、 R P M A(Random Phase Multiple Access) 等技術(shù)，其大部分投入為非電信領(lǐng)域。LPWA，N Low-Power Wide-Area Network ，抓住兩個(gè)關(guān)鍵詞：低 功耗和廣域覆蓋，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是在特省電的情況下，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) 距離通信的無(wú)線技術(shù)。這種技術(shù)的共同點(diǎn)

2、就是，遠(yuǎn)距離通信能力可支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng) 部署，低功耗可避免經(jīng)常更換電池，降低維護(hù)成本。LPWA最典型的應(yīng)用就是智慧城市， 城市路燈、智能電表、下水 道水位探測(cè)、智能交通等等，遠(yuǎn)距離無(wú)線通信可避免鋪設(shè)有線 管道，低功耗可保證幾年不用更換電池，省事省成本，這對(duì)于 規(guī)模浩大的智慧城市建設(shè)簡(jiǎn)直是不二選擇。NB-loT vs. LTE-M ，市場(chǎng)碎片化NB-loT頗有后來(lái)居上的勢(shì)頭。 2016年3GPF驚覺(jué)LPWA商機(jī)已來(lái)， 火速在6月推出R13 NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)。盡管來(lái)得稍晚，卻備受矚目。3GPPfc導(dǎo)，幾大電信設(shè)備商支持， 全球 300多家運(yùn)營(yíng)商的已完成全球 90%覆蓋的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)以倫 比的生態(tài)系

3、統(tǒng)讓其他LPWA技術(shù)直呼狼來(lái)了。?支持現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)，可在最短時(shí)間內(nèi)搶占市場(chǎng)。?運(yùn)營(yíng)商級(jí)的安全和質(zhì)量保證。?標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)和完善。 在3GPPR14標(biāo)準(zhǔn)里，NB-loT還將會(huì)增加 定位、Multicast 、增強(qiáng)型非錨定PRB移動(dòng)性和服務(wù)連續(xù)性、 新的功率等級(jí)、降低功耗與時(shí)延等等，讓NB-loT技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镹B-loT采用授權(quán)頻譜，可避免無(wú)線干擾，且具備運(yùn)營(yíng)商級(jí) 的安全和質(zhì)量保證，所以，與其他LPWA技術(shù)比起來(lái)，似乎更高逼格。但是，這是有代價(jià)的，如果算上頻譜拍賣價(jià)格，NB-loT的部署成本其實(shí)是高于一些其他的 LPWA技術(shù)的。根據(jù)一份NB-loT vs LoRa Technology研報(bào)，N

4、B-loT的部署成本高于LoRa（如下圖）這就像寄快遞一樣，一些小快遞公司價(jià)格便宜，但是不能保障速度，沒(méi)準(zhǔn)還把你的充氣娃娃搞丟了，而NB-loT就有點(diǎn)像快遞中的順豐。所以，對(duì)一些對(duì)可靠性、包括時(shí)延性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，NB-loT不可替代。NB-loT自R13標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，正以驚人的速度占領(lǐng)市場(chǎng)， 據(jù)不完全 統(tǒng)計(jì)，中國(guó)、德國(guó)、西班牙、荷蘭等國(guó)家已經(jīng)宣布計(jì)劃商用 NB-loT。?中國(guó)電信計(jì)劃于 2017年6月商用第一張全覆蓋的 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)?德國(guó)電信計(jì)劃于 2017年第二季度商用 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)，采用 LTE 800MH和900MH瀕段，首先應(yīng)用于智能電表、智能停車和資產(chǎn) 追蹤管理等。?

5、荷蘭計(jì)劃于 2017年前完成國(guó)家級(jí)的 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。?在西班牙，Vodafone首先在巴倫西亞和馬德里部署了 NB-loT , 并在 3月底將城市擴(kuò)展到巴薩羅拉、 畢爾巴鄂、 馬拉加等地， 已 有1000個(gè)以上的基站支持 NB-loT。但是，我們也不要忽略了 3GPP勺另一股力量一一LTE-M。2017 伊始，LTE-M也在迅速蔓延擴(kuò)張。2017年2月27 日,在MWC201上, AT&T（美國(guó)和墨西哥）、KPN（荷 蘭）、KDDI （日本）、NTT DOCOMO日本）、Orange （歐洲、中 東和非洲 ） 、 Telefonica （ 歐洲） 、 Telstra （ 澳大利亞 ）

6、、 TELUS （加拿大）和Verizon （美國(guó)）聯(lián)合宣布支持LTE-M全球部署。?KP已經(jīng)在荷蘭完成了 LTE-M測(cè)試，采用的是愛(ài)立信和高通設(shè) 備。?AT&早在2016年就于舊金山部署了 LTE-M網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)項(xiàng)目，2017 年2月，宣布計(jì)劃于 2017年第二季度完成美國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)的LTE-M網(wǎng)絡(luò)部署。?這還了得，友商 Verizon 一萬(wàn)個(gè)不服。就在幾天前， 2017年 3 月31 日, Verizon宣布將在美國(guó)首個(gè)推出全國(guó)范圍的LTE-M網(wǎng)絡(luò)，并表示正在加速建設(shè)，言外之意就是，甭管你AT&T舍時(shí)建成，勞資就是要比你快一步。3GPF在R13版本出現(xiàn)了兩種物聯(lián)網(wǎng)版本：LTE-M和NB-loT

7、。坦白的講，這是妥協(xié)的結(jié)果，3GP和了稀泥，這導(dǎo)致了市場(chǎng)碎片化和混亂。我們先來(lái)比較一下兩種技術(shù)：一眼便知，NB-loT在頻譜上更具靈活性， 可支持三種部署方式。 LTE-M的速率更高。但是，這不夠，物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是性能、成本和功耗，所以我們 下面從這三個(gè)方面來(lái)對(duì)比。）性能由于NB-loT的比特率較小，因此鏈接預(yù)算更好，所以，普遍認(rèn) 為NB-loT的覆蓋范圍比LTE-M更大。不過(guò)， 最近看到國(guó)外一篇文章對(duì)此進(jìn)行了反駁。 我只當(dāng)搬運(yùn)工， 大家來(lái)評(píng)理。原文如下：最大耦合損耗（MCL是傳送數(shù)據(jù)時(shí)UE和eNodeB的天線端口之間的 最大總信道損耗。MC越高，鏈接越強(qiáng)大。根據(jù)3GPP CAT-M的MCL 為

8、，NB-IoT為164dB,有8dB的差異。表面上看， NB-IoT更具優(yōu)勢(shì)。 但是，根據(jù)香農(nóng)定理，當(dāng)信噪比（SNR很低，噪音是白噪音的情 況下，信道容量的近似值是和帶寬無(wú)關(guān)的?；谏厦娴耐普?，我們會(huì)得到以下結(jié)論：?當(dāng)發(fā)射功率相同時(shí)，兩者在上行方向的覆蓋范圍一致，?在下行方向，CAT-M的覆蓋范圍是NB-IoT的6倍（8dB），因?yàn)?Cat-M1從節(jié)點(diǎn)（eNB發(fā)出的信號(hào)帶寬是 NB-IoT的6倍。事實(shí)上，如果我們仔細(xì)的去看 3GP標(biāo)準(zhǔn)里面用來(lái)計(jì)算MC的參考場(chǎng) 景的參數(shù)設(shè)置，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置是不同的，比如發(fā)射功率，噪 音系數(shù)，和目標(biāo)吞吐率都不同，這樣的比較是不公平的，如下表：如果我們使用相同的

9、假設(shè)條件（相同發(fā)射功率，相同噪音系數(shù)，和 相同的目標(biāo)吞吐率），我們可以看到前面的推論是成立的，即：兩 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的上行覆蓋范圍相同，下行覆蓋范圍CAT-M比NB-IoT優(yōu)化8dB。）成本模塊成本上，NB-IoT比LTE-M低毋庸置疑。LTE-M的帶寬為， NB-loT處理帶寬為200KHZ,基帶部分尺寸更小，而且 200K帶寬 的射頻前端和數(shù)字處理都比的 LTE資源塊簡(jiǎn)單得多。另外， NB-IoT波形更簡(jiǎn)單，而LTE-M處理OFD要更復(fù)雜。）功耗 由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多數(shù)時(shí)間在“睡覺(jué)”，所以比較功耗主要看 設(shè)備激活狀態(tài)下的功耗。通常認(rèn)為，由于 NB-IoT 速率更低，處 理波形更簡(jiǎn)單，所以功耗更低。不

10、過(guò)，我又看到另一種解釋， 說(shuō)是因?yàn)長(zhǎng)TE-M比NB-loT吞吐率更 高，那么，如果接收的數(shù)據(jù)量相等， 則LTE-M比NB-loT花的時(shí)間 更少，這意味著更省電。&%&#Y.真是受不了技術(shù)宅??！ ！總之，如果非要分個(gè)國(guó)界的話，美國(guó)兩大運(yùn)營(yíng)商支持LTE-M,中 國(guó)和歐洲更支持NB-loT。當(dāng)然，關(guān)鍵還是運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自己的實(shí) 際情況來(lái)部署，最利于自己才是關(guān)鍵。Sigfox ，搶地盤搶地盤2017年，在NB-loT還未站穩(wěn)腳跟之時(shí)， Sigfox正在瘋狂的搶地 盤，企圖在最短的時(shí)間里拉開(kāi)距離。這也容易理解，Sigfox、LoRaWANRPM這些技術(shù)的成熟度本來(lái) 就領(lǐng)先NB-loT兩年，事實(shí)上，2017年

11、人家已經(jīng)率先踏上商業(yè) 化之路，此時(shí)不加速，等待何時(shí)來(lái)自法國(guó)的Sigfox心里很清楚，與NB-loT競(jìng)爭(zhēng)的最大弱勢(shì)之一 就是網(wǎng)絡(luò)覆蓋，畢竟NB-loT是現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)，部署很快，而Sigfox 需要新建基站。所以，現(xiàn)階段他們的目標(biāo)就是建網(wǎng)絡(luò)，瘋狂的 建網(wǎng)絡(luò)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止 2017年1月， Sigfox 網(wǎng)絡(luò)已覆蓋 29個(gè)國(guó)家和地區(qū)、1 70萬(wàn)平方公里、 億人口， 并計(jì)劃在 2018年把網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張到 60個(gè)國(guó) 家。另外， Sigfox 盡管沒(méi)有 NB-IoT 引入矚目，但其在生態(tài)部署上不 容忽視。 Sigfox 采用免費(fèi)專利授權(quán)策略，吸引了許多伙伴加入 生態(tài)系統(tǒng)。目前 Sigfox 已有 71個(gè)設(shè)備制造

12、商、 49個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) 供應(yīng)商、 8家芯片廠家、 15家模塊廠家、 30家軟件和設(shè)計(jì)服務(wù)商 等伙伴。其中，芯片供應(yīng)商包括德州儀器 (TI) 、意法半導(dǎo)體 (ST) 、 芯科 (Silicon Labs) 、安森美 (On-Semi) 、恩智浦 (NXP)、 Ethertronics 、Microchip 與云創(chuàng)通訊(M2Comm等。Sigfox工作在868MH和902MHZ勺ISM頻段，消耗很窄的帶寬或功 耗，且Sigfox的傳輸速率最低，僅為100bits/s ,消息最長(zhǎng)是12 個(gè)字節(jié)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)每天最多傳送消息數(shù)量為140條。在傳送 12字節(jié)消息的時(shí)候，封包大小僅為 26字節(jié)。因此，由于窄帶

13、寬和 短消息特點(diǎn)，加之其162dB的鏈路預(yù)算，Sigfox在遠(yuǎn)距離傳輸上 優(yōu)勢(shì)也較突出。Sigfox 消息上行 12字節(jié)，下行 8字節(jié)；每天最多發(fā)送 140條消 息；只需在電腦上就可利用 Sigfox Could 云平臺(tái)連接到物聯(lián)網(wǎng) 設(shè)備在傳送 1 2字節(jié)消息情況下， Sigfox 封包容量?jī)H為 26字節(jié)，比 其他通信協(xié)議小 另外， Sigfox 這貨還有個(gè)特點(diǎn)，它不需要傳輸信令，終端只要 在頻率上使用 SigFox Radio Protocol 發(fā)射信號(hào)，基站會(huì)自行接 收信息，因而省去了信令負(fù)荷，降低了總的傳輸數(shù)據(jù)量，可進(jìn) 一步降低功耗。Sigfox 協(xié)議還不需傳輸信令信號(hào)，能省下更多流量不

14、過(guò)，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。 Sigfox 速率低、覆蓋廣，但每天上傳 數(shù)據(jù)有限，不適合數(shù)據(jù)傳送頻率較高的應(yīng)用。所以，這里有個(gè)形象的比喻，如果消息長(zhǎng)度為120字節(jié)的 LPWAN技術(shù)是小汽車，那么 Sigfox 就是摩托車。Sigfox 的傳輸方式就像是用摩托車來(lái)運(yùn)送小量貨物 當(dāng)然，這樣的好處是，可以增加連接數(shù)量LoRa ，浩浩蕩蕩的大軍LoRa的名字源于Long Range的縮寫，它的夢(mèng)想就是長(zhǎng)距離，如 果一個(gè)網(wǎng)關(guān)或基站可覆蓋整個(gè)整個(gè)城市那就再美不過(guò)了。在LoRa組網(wǎng)中，所有終端會(huì)先連接網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互 連到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，在這種架構(gòu)下，即使2個(gè)終端位于不同區(qū)域、連接不同的網(wǎng)關(guān)，也能互相傳送數(shù)據(jù)，

15、進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)據(jù)傳輸?shù)?范圍。 LoRa組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖目前大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀拓樸，然而在這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎?，?往通過(guò)節(jié)點(diǎn)作為中繼傳輸，路由迂回，增加了整體網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜 性和耗電量。LoRa獨(dú)辟蹊徑，采用星狀拓樸，讓所有節(jié)點(diǎn)直接連接到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再連接至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器整合，若需要與其他終端節(jié)點(diǎn)溝通， 也是經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳輸。如此一來(lái)，盡管終端節(jié)點(diǎn)必須指定位置安 裝，但網(wǎng)關(guān)安裝選點(diǎn)靈活，可以就近有線網(wǎng)絡(luò)或有電源的地方 選點(diǎn)，不必?fù)?dān)心網(wǎng)關(guān)的耗電問(wèn)題。進(jìn)而，終端節(jié)點(diǎn)可以將一些 耗電較高的工作交給網(wǎng)關(guān)來(lái)處理，以提高終端的續(xù)航能力。LoRa支持雙向傳輸，傳輸方式分為 3種不同的等級(jí)：Class A , Class B 和 C

16、lass C 。Class A最省電，終端設(shè)備平常會(huì)關(guān)閉數(shù)據(jù)傳輸功能，在終端上傳數(shù)據(jù)后， 會(huì)短暫執(zhí)行 2次接收動(dòng)作， 然后又再次關(guān)閉傳輸。 這 種方式雖然能夠大幅度省電，但是無(wú)法及時(shí)從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器遙控 或傳送數(shù)據(jù)，會(huì)有較長(zhǎng)的延遲。Class B耗電量較大，能夠在設(shè)定的時(shí)間定期開(kāi)啟下載功能、接收數(shù)據(jù)，這樣能降低傳輸延遲。Class C則會(huì)在上傳數(shù)據(jù)以外的時(shí)間， 持續(xù)開(kāi)啟下載功能， 雖然 能夠大幅降低延遲，但也會(huì)進(jìn)一步耗電。由IBM和思科領(lǐng)銜的LoRa大軍同樣聲勢(shì)浩大。LoRa聯(lián)盟以17個(gè)贊 助會(huì)員為主，包括了韓國(guó) SK Telecom和法國(guó)Orange等運(yùn)營(yíng)商加 入。以SK電信為例，早在2016年

17、就宣布商用第一個(gè)國(guó)家級(jí)的基于 LoRa的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 SK電信端到端的LoRa網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖LoRa早在2016年就表示，已有17個(gè)國(guó)家宣布建網(wǎng)計(jì)劃， 超過(guò)120 個(gè)城市已有運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。LoRa聯(lián)盟會(huì)員超過(guò)400個(gè)，產(chǎn)業(yè)鏈完整， 被稱為是除了 NB-loT之外，最吸引電信營(yíng)運(yùn)商的 LPWA技術(shù)。LoRa盡管傳輸距離不如Sigfox，也能保證幾公里范圍覆蓋，且 頻帶較寬，建設(shè)成本和難度不高，尤其適用于工業(yè)區(qū)內(nèi)收集各 種溫度、水、氣體和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)。 當(dāng)然，如果與 NB-loT 或LTE-M這樣的成熟大網(wǎng)結(jié)合，大范圍地將分布于各地的工業(yè)區(qū) 連接起來(lái)，并傳送的云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，意義非同凡響。RPMA

18、 LPWA界的一匹黑馬RPM來(lái)得有點(diǎn)特別，其他LPWA多采用1GHz以下頻段，由美國(guó) Ingenu主導(dǎo)的PRM采用的頻段，這一技術(shù)被一些人稱為L(zhǎng)PWAN界的一匹黑馬。RPM覆蓋能力強(qiáng)，據(jù)說(shuō)覆蓋整個(gè)美國(guó)僅需要 619個(gè)基站，而LoRa 覆蓋全美則需要10830個(gè)基站。RPM的容量也夠大，以美國(guó)為例， 如果設(shè)備每小時(shí)傳送100字節(jié)的信息，采用RPM技術(shù)可接入 249232個(gè)設(shè)備，而采用LoRa技術(shù)和Sigfox技術(shù)則分別只能接入 2673個(gè)設(shè)備和 9706個(gè)設(shè)備。為迅速占領(lǐng)低LPWA市場(chǎng)，Ingenu表示，該公司已經(jīng)在全球超過(guò) 45個(gè)國(guó)家和地區(qū)部署了的 RPMA據(jù)說(shuō)2016年底在美國(guó)30個(gè)城市 建

19、立 600個(gè)基站塔，覆蓋七成的美國(guó)國(guó)土。Ingenu 也在積極與芯片、模塊和系統(tǒng)供應(yīng)商建立伙伴關(guān)系，擴(kuò) 大生態(tài)系統(tǒng)，推進(jìn)市場(chǎng)應(yīng)用。Weightless ，看似很平靜Weightless 有三個(gè)不同的架構(gòu)： Weightless-N 、 Weightless-P 和Weightless-W。Weightless-N 單向通信，是低成本的版本； Weightless-P是雙向通信；如果當(dāng)?shù)?TV空白頻段可用，可選擇 Weightless-W 。Weightless 與歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) 達(dá)成合作協(xié) 議，該技術(shù)未來(lái)可能會(huì)仿效 Wi-Fi ，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系， 將技術(shù)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化。根據(jù) Weightle