NB-IoT/LTE-M/Sigfox/LoRa/RPMA/Weightless/HaLow七大LPWAN技術(shù)之爭(zhēng)較受關(guān)注的是采用授權(quán)頻譜的NB-IoT和LTE-M，主要由3GPP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LoRaWAN、Sigfox、Weightless、HaLow、RPMA(RandomPhaseMultipleAccess)等技術(shù)，其大部分投入為非電信領(lǐng)域。LPWAN，Low-PowerWide-AreaNetwork，抓住兩個(gè)關(guān)鍵詞：低功耗和廣域覆蓋，簡(jiǎn)單的說，就是在特省電的情況下，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通信的無線技術(shù)。這種技術(shù)的共同點(diǎn)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。LPWAN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。1NB-IoTvs.LTE-M，市場(chǎng)碎片化？NB-IoT頗有后來居上的勢(shì)頭。2016年3GPP驚覺LPWAN商機(jī)已來，火速在6月推出R13NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)。盡管來得稍晚，卻備受矚目。3GPP主導(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)，無以倫比的生態(tài)系統(tǒng)讓其他LPWAN技術(shù)直呼狼來了。

?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-IoT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-IoT技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镹B-IoT采用授權(quán)頻譜，可避免無線干擾，且具備運(yùn)營(yíng)商級(jí)的安全和質(zhì)量保證，所以，與其他LPWAN技術(shù)比起來，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-IoT的部署成本其實(shí)是高于一些其他的LPWAN技術(shù)的。根據(jù)一份NB-IoT

vsLoRaTechnology研報(bào)，NB-IoT的部署成本高于LoRa（如下圖）。loTSolutionandPriceSegmentation一■-----35Q5o-211}E?udaluLI'zQ-NBIaT*4 5 6QualityofServloTSolutionandPriceSegmentation一■-----35Q5o-211}E?udaluLI'zQ-NBIaT*4 5 6QualityofServ紀(jì)棗CellularM2M*1C*M-arkeis止corresponds-lqbuboiesr^e Eigii'fa2-loTPi'icin^vsQuaiiryorService(Q<?S)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，沒準(zhǔn)還把你的充氣娃娃搞丟了，而NB-IoT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-IoT不可替代。NB-IoT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-IoTo?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LTE800MHz和900MHz頻段，首先應(yīng)用于智能電表、智能停車和資產(chǎn)追蹤管理等。

?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-IoT，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-IoT。但是，我們也不要忽略了3GPP的另一股力量——LTE-M。2017伊始，LTE-M也在迅速蔓延擴(kuò)張。2017年2月27日，在MWC2017上,AT&T（美國(guó)和墨西哥）、KPN（荷蘭）、KDDI（日本）、NTTDOCOMO（日本）、Orange（歐洲、中東和非洲）、Telefonica（歐洲）、Telstra（澳大利亞）、TELUS（加拿大）和Verizon（美國(guó)）聯(lián)合宣布支持LTE-M全球部署。MAT&TtShiiwfgnnglutins⑥kpnMAT&TtShiiwfgnnglutins⑥kpndocomoorange'砂斶r^Ttelus verizo*?KPN已經(jīng)在荷蘭完成了LTE-M測(cè)試，采用的是愛立信和高通設(shè)備。?AT&T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啥時(shí)建成,勞資就是要比你快一步。3GPP在R13版本出現(xiàn)了兩種物聯(lián)網(wǎng)版本：LTE-M和NB-IoT。坦白的講，這是妥協(xié)的結(jié)果，3GPP和了稀泥，這導(dǎo)致了市場(chǎng)碎片化和混亂。我們先來比較一下兩種技術(shù)：LTE-MNB-IoT帶寬1.4MH22(X)KHz操件方式帶內(nèi) :帶內(nèi)，保護(hù)帶，獨(dú)立（GENf頻段）雙工模式HD-F1DD/FDD/TDDHD-FDD(TDD談?wù)撝?峰值數(shù)據(jù)速率^SKbps(HD-FDD),1Mbps(FDD)HD-FDD?50kbps□L發(fā)射功率23dBm20dJBm對(duì)dBm,更低（討論中）VoLTE支持支持 [不支持移動(dòng)支持支持無連接移動(dòng)性｛僅空閑模式產(chǎn)選｝一眼便知，NB-IoT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)方面來對(duì)比。1）性能由于NB-IoT的比特率較小，因此鏈接預(yù)算更好，所以，普遍認(rèn)為NB-IoT的覆蓋范圍比LTE-M更大。不過，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。MCL越高，鏈接越強(qiáng)大。根據(jù)3GPP,CAT-M1的MCL為155.7dB,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-M1的覆蓋范圍是NB-IoT的6倍（?8dB），因?yàn)镃at-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3GPP標(biāo)準(zhǔn)里面用來計(jì)算MCL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:CAT-MlNB-IoTReferences3GPP36.S8&,FIP-15O4923GPP45.S2O7ADownlinkUplinkDownlinkUplinkTx.Power46dBm/9MHz23dBm43dBm/180KHz23dBmNoiseFigure9dB5dB5dB3dB如果我們使用相同的假設(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-M1比NB-IoT優(yōu)化?8dB。2）成本模塊成本上，NB-IoT比LTE-M低毋庸置疑。LTE-M的帶寬為1.4MHz,NB-IoT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1.4MHz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OFDM要更復(fù)雜。3）功耗由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多數(shù)時(shí)間在“睡覺”，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。不過，我又看到另一種解釋，說是因?yàn)長(zhǎng)TE-M比NB-IoT吞吐率更高，那么，如果接收的數(shù)據(jù)量相等，貝IJLTE-M比NB-IoT花的時(shí)間更少，這意味著更省電。&%&&**%￥#￥.…真是受不了技術(shù)宅啊總之，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-IoT。當(dāng)然，關(guān)鍵還是運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自己的實(shí)際情況來部署，最利于自己才是關(guān)鍵。2Sigfo，x搶地盤搶地盤2017年，在NB-IoT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)間里拉開距離。這也容易理解，Sigfox、LoRaWAN、RPMA這些技術(shù)的成熟度本來就領(lǐng)先NB-IoT一兩年，事實(shí)上，2017年人家已經(jīng)率先踏上商業(yè)化之路，此時(shí)不加速，等待何時(shí)？來自法國(guó)的Sigfox心里很清楚，與NB-IoT競(jìng)爭(zhēng)的最大弱勢(shì)之一就是網(wǎng)絡(luò)覆蓋，畢竟NB-IoT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)、170萬平方公里、4.7億人口，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(SiliconLabs)、安森美(On-Semi)、恩智浦(NXP)、Ethertronics、Microchip與云創(chuàng)通訊(M2Comm)等。Sigfox工作在868MHz和902MHz的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。SigFoxcoreserviceSmaIImessages:2-waydatatransportSmaIImessages:2-waydatatransport1：byL-csUp-hnk3bwte-sDownhnkseruiwoptlmfz&riFarloTappticatians uq1：byL-csUp-hnk3bwte-sDownhnk*slgfbK▲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SigfoxCould云平臺(tái)連接到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備LightweightprctocoEForsmallmessagesSigFoxprotocolov-erh-es-d412Bytes>4 2EEtyprotocolov-erh-es-d412Bytes>4 2EEty應(yīng)majcirt^umconventionaldata pr^tCJtoloverhead▲在傳送12字節(jié)消息情況下，Sigfox圭寸包容量?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SigFoxRadioProtocol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。SigfoxJatapratot-oLoverhead^12Bybesk4 SigfoxJatapratot-oLoverhead^12Bybesk4 2￡rrtaxiniijm-?iighterprotocolFrame誨Ed^tatosendlesserec-gyneededconvention^lHgn^UngddttHgn^UngiruzreasedbatterylifehigheTnetworkcapacityjf對(duì)如▲Sigfox協(xié)議還不需傳輸信令信號(hào)，能省下更多流量不過，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。

Hdwahighnetworkcapacityispossible?Ultranarrowband(UNB)optimizesphysicalchannelusa^etoitsmaximmri.Wi吏吏n<j UltraNarrowBand回.......…12bytes26bytes 120 bytesWi吏吏n<j UltraNarrowBand回.......…12bytes26bytes 120 bytes▲Sigfox的傳輸萬式就像是用摩托車來運(yùn)送小量貨物▲Sigfox的傳輸萬式就像是用摩托車來運(yùn)送小量貨物當(dāng)然，這樣的好處是，可以增加連接數(shù)量…UltraNarrowBandchanneloccupaJomlightprotocol-Biggerapacity1ConventionalConventional14mesEages8messages.14mesEages8messages.撐撐sigfbx3LoRa，浩浩蕩蕩的大軍EndNodesConcentrator

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SecurePayloadLoRa的名字源于LongRange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)，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶?。AESSecured▲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?，往往通過節(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，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)：ClassA,ClassB和ClassC。ClassA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。ClassB耗電量較大，能夠在設(shè)定的時(shí)間定期開啟下載功能、接收數(shù)據(jù)，這樣能降低傳輸延遲。ClassC則會(huì)在上傳數(shù)據(jù)以外的時(shí)間，持續(xù)開啟下載功能，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)SKTelecom和法國(guó)Orange等運(yùn)營(yíng)商加入。以SK電信為例，早在2016年就宣布商用第一個(gè)國(guó)家級(jí)的基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。5KTelecom5E2EloST/LoRaArchitectureThings(Chip/ModuliDevice)Network(Cofiniection)PlaKforrmloTServiceEnduser/Enterprise/

烷口醤惡rnrTiWntMunitGrir^LoRaConnectionLoRaDeviceLoRaModule(Iticalvendcfs}LoRdChip^Semtech)Ti^ckinttfjkThings(Chip/ModuliDevice)Network(Cofiniection)PlaKforrmloTServiceEnduser/Enterprise/

烷口醤惡rnrTiWntMunitGrir^LoRaConnectionLoRaDeviceLoRaModule(Iticalvendcfs}LoRdChip^Semtech)Ti^ckinttfjkIdeationdataTom-p/WumWr^yiIdata /xServlcp.deviceService,DeviceServiceDeviceServiceDe創(chuàng)IEFutureloTMarketVQlum-cShare{SKTelecom'sEstimatiDn)i■*_■■** ,oooa < ?Connection(5%)loTPIatlorm(BM)loTServk^/dedce|S0%)Source:N▲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120個(gè)城市已有運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。LoRa聯(lián)盟會(huì)員超過400個(gè)，產(chǎn)業(yè)鏈完整,被稱為是除了NB-IoT之外，最吸引電信營(yíng)運(yùn)商的LPWAN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-IoT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，并傳送的云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，意義非同凡響。4RPMA,LPWAN界的一匹黑馬RPMASecurity&NetworkArchitectureEndUurApp4katiouPointsEndpomuEndUurApp4katiouPointsEndpomuRPMA來得有點(diǎn)特別，其他LPWAN多采用1GHz以下頻段，由美國(guó)Ingenu主導(dǎo)的PRMA采用的2.4GHz頻段，這一技術(shù)被一些人稱為L(zhǎng)PWAN界的一匹黑馬。RPMA覆蓋能力強(qiáng)，據(jù)說覆蓋整個(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。RPMA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RPMA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LPWAN市場(chǎng)，Ingenu表示，該公司已經(jīng)在全球超過45個(gè)國(guó)家和地區(qū)部署了2.4GHz的RPMA，據(jù)說2016年底在美國(guó)30個(gè)城市建立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。5Weightles