“在未來物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，大部分的設(shè)備只需要傳輸很少的數(shù)據(jù)，因此低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN）非常適合低速物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接。國內(nèi)的運營商都在積極的部署NB-IoT/eMTC等LPWAN網(wǎng)絡(luò)。” 上海聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)運營中心技術(shù)總監(jiān)沈洲在一場LPWAN研討會上表示。 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將超過1.8萬億元，物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)將達到10億，其中LPWAN技術(shù)將提供7.3億連接。
自2016年NB-IoT核心標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之后，關(guān)于低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN）的討論迅速增多，市場熱度不斷升溫。在我國，除了三大運營商鼎立支持的NB-IoT和eMTC，早幾年已經(jīng)進入國外市場應(yīng)用的LoRa也從一種小眾技術(shù)迅速進入到人們的視野當(dāng)中。
不過，不同的技術(shù)流派可能給應(yīng)用企業(yè)帶來困擾：NB-IoT、eMTC和LoRa各自的技術(shù)特點到底是什么，有何優(yōu)劣勢？我的產(chǎn)品需要采用LPWAN技術(shù)嗎，又該選擇哪一種？LPWAN技術(shù)最有可能在哪個應(yīng)用上爆發(fā)？
芯片年出貨量超1000萬片，LoRa究竟有何神通？
相比最近一兩年才推出的NB-IoT，LoRa在國外已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。Semtech業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)楊柳博士在一場LPWAN研討會上表示，經(jīng)過5年的發(fā)展，LoRa在全世界各大洲已經(jīng)建成了46個公網(wǎng)、350個試驗網(wǎng)，一年的芯片出貨量超過1000萬片。
楊柳博士指出，與NB-IoT等新型蜂窩技術(shù)相比，LoRa最大的技術(shù)特點是采用了線性擴頻技術(shù)，能在噪聲以下的20db接收到信號，因此可以有效地在低速率低功耗的情況下進行遠距離傳輸。根據(jù)Semtech與思科在美國合作的測試數(shù)據(jù)顯示，LoRa在無遮擋情況下的傳輸距離能達到50公里。
其次，LoRa的功耗比NB-IoT更低。其原因在于LoRa的協(xié)議層更加簡單，而且其無線模塊的最高功率和平均功率的比率低，電路設(shè)計效率高。LoRa在深度睡眠的情況下電流少于2uA，等待狀態(tài)是2mA，接收狀態(tài)少于10mA，發(fā)射功率0.1w，這大大延長了電池的使用壽命。
最后，LoRa的網(wǎng)絡(luò)部署更加靈活，可以實現(xiàn)按需部署。楊柳博士表示，LoRa的基站和路由器可以做到非常小，并在現(xiàn)場展示了用手掌托著的微型基站和只有普通路由器大小的室內(nèi)網(wǎng)關(guān)，這與人們印象中矗立在山上有如高塔般大小的基站大相徑庭。小體積還降低了基站的成本，可以做到100美金的價格。通過小基站和微型基站可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更深度的覆蓋，這在某些現(xiàn)實的環(huán)境里面很適用。
圖：LoRa的技術(shù)特點
瑞興恒方網(wǎng)絡(luò)(深圳)有限公司副總經(jīng)理謝利超對此進一步補充道，在某些應(yīng)用場景里面，基站的密度無法實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。例如LPWAN在燃氣表的應(yīng)用中，很多燃氣表都放置在鐵箱子里面，屬于信號屏蔽的環(huán)境。這個時候基站的密度絕不是大家宣傳的十公里或者幾公里，很可能是五六百米。與此類似的還有LPWAN在電梯的應(yīng)用，基站密度要達到200米。又比如在深圳的城中村里面，根本沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，這個時候想要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，就需要根據(jù)節(jié)點的數(shù)量和位置靈活部署小基站/微型基站。在這些應(yīng)用場景中，LoRa網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性得以體現(xiàn)。
謝利超還提到了當(dāng)下LoRa面臨的一些挑戰(zhàn)。第一，處于免授權(quán)頻段，頻率污染較為嚴重、私有化網(wǎng)絡(luò)較多、安全性較差；第二，網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護難、成本高，特別是對于小企業(yè)和普通消費者；第三，物聯(lián)網(wǎng)碎片化嚴重，無線模塊需要定制化；第四，缺乏運營商的支持，難以實現(xiàn)城市級的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
針對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難的問題，國內(nèi)已經(jīng)有專業(yè)的LoRa物聯(lián)網(wǎng)運營商出現(xiàn)。例如杭州羅萬信息科技有限公司，提供包括LoRa網(wǎng)關(guān)、云平臺和自建基站的LoRa系統(tǒng)級解決方案，并應(yīng)用在無線煙感、水電氣表等產(chǎn)品中。
圖：杭州羅萬信息科技有限公司基于LoRa的消防物聯(lián)網(wǎng)解決方案
此外，2017年5月，中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNIC）宣布LoPo-IoT已實現(xiàn)在廣州南沙區(qū)803平方公里的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。廣州中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心副總工程師黃開德表示，LoPo-IoT是基于LoRa的一種LPWAN技術(shù)，數(shù)據(jù)接入國家物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識平臺，保證了數(shù)據(jù)的唯一性和安全性，在醫(yī)療健康、資產(chǎn)追蹤等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用市場。
圖：CNIC目前已建成118個基站，基本實現(xiàn)廣州南沙區(qū)的網(wǎng)絡(luò)全覆蓋
模組廠商、運營商積極布局，明年或?qū)崿F(xiàn)NB-IoT規(guī)模商用
NB-IoT技術(shù)很新，2016年核心標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)至今不過一年多的時間。但運營商對NB-IoT卻并不陌生，因為它從本質(zhì)上還是一種標(biāo)準(zhǔn)化的蜂窩技術(shù)，國內(nèi)運營商不必為此重新布置站點，完全可以在已有基站基礎(chǔ)上實現(xiàn)快速部署，因而得到三大運營商的大力支持。
“在未來物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，大部分的設(shè)備只需要傳輸很少的數(shù)據(jù)，因此NB-IoT將會是低速物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最佳選擇，基于此，國內(nèi)的運營商都在積極的部署NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。”上海聯(lián)通的物聯(lián)網(wǎng)運營中心技術(shù)總監(jiān)沈洲表示。
沈洲說道，上海聯(lián)通可以說采用了非常激進的態(tài)度來推動NB-IoT的發(fā)展：2015年7月，首先開始樣本測試；2016年，率先在迪士尼樂園提供NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體驗；2017年5月，實現(xiàn)了上海NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。而到了現(xiàn)在，NB-IoT已經(jīng)處于爆發(fā)期。上海聯(lián)通在與政府的溝通中，發(fā)現(xiàn)他們在智慧城市方面有非常大的需求。智能停車、智能煙感、智慧路燈、水表氣表等很有可能率先實現(xiàn)規(guī)模商用化。
目前來看，阻礙NB-IoT 發(fā)展的最大的問題還是成本。“從我們了解的情況來看， NB-IoT模塊在年初的成本是100元，現(xiàn)在可以降到60-70元左右，但仍然比2G模塊20-30元的價格高出許多，這不利于NB-IoT的普及。” 沈洲說道。
那么目前NB-IoT模組到底發(fā)展到了什么程度？在上周的物聯(lián)網(wǎng)展上，龍尚、中興物聯(lián)、Simcom、美格、有方、Telit、Ublox、騏俊等主流NB-IoT廠家都有參展，讓我們來看看他們怎么說。
龍尚科技的現(xiàn)場工作人員指出，當(dāng)下幾乎所有主流模組廠商的NB-IoT模塊均未實現(xiàn)量產(chǎn)。2017年龍尚推出基于高通芯片的NB-IoT/eTMC/GPRS多模模組A9500，至今出貨量有一萬多套，但主要還是給客戶測試或者應(yīng)用試點使用。應(yīng)用場景包括遠程抄表、智能停車、智能路燈、環(huán)境監(jiān)測、智慧農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)殖灌溉、智能垃圾箱等智慧城市領(lǐng)域。預(yù)計今年9月份，龍尚將推出NB-IoT單模的A9600模組。
圖：龍尚A9500開發(fā)板
圖：龍尚無線通訊模組
中興物聯(lián)目前只有一款NB-IoT模組ME3612，采用高通的MDM9206芯片。中興物聯(lián)的現(xiàn)場工作人員介紹，ME3612模組已經(jīng)實現(xiàn)了小規(guī)模量產(chǎn)，在智能井蓋、智能路燈、智能消防栓、共享單車等有試點性應(yīng)用。據(jù)傳今年9月份，中興物聯(lián)會推出NB-IoT商用芯片RoseFinch7100（朱雀7100），與華為、高通在NB-IoT芯片市場一決高下。
圖：中興物聯(lián)在江西的NB-IoT智慧地井監(jiān)測系統(tǒng)
值得一提的是，出貨量名列前茅的移遠并未參展，反倒是與其頗有淵源的移柯帶來基于高通MDM9206芯片的L700無線模組參展。由于L700剛發(fā)布不久，其出貨量并不大。此外，騏俊也展示了ML3500 NB-IoT無線通信模組，不過仍處于測試研發(fā)階段，預(yù)計今年內(nèi)推出。
圖：騏俊NB-IoT無線通信模組ML3500
圖：芯訊通無線通信模組
圖：有方無線通信模組
共享單車or智能鎖，哪一個將是LPWAN爆發(fā)級的應(yīng)用
從技術(shù)特點來看，LoRa、NB-IoT、eMTC都具備低功耗、低成本、廣覆蓋、大連接等特點。那么，對于應(yīng)用企業(yè)來說，該如何選擇LPWAN技術(shù)？
芯訊通無線科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)趙明女士指出，用戶應(yīng)該根據(jù)自己的需求，根據(jù)產(chǎn)品特性和應(yīng)用場景來選擇合適的技術(shù)。上海聯(lián)通的沈洲也表達了相似的觀點：“我們沒有強迫用戶使用NB-IoT，如果是井蓋、水電表等對低功耗要求極高的產(chǎn)品，可以選擇NB-IoT；如果是為了低成本和低流量，建議先使用2G模塊，等NB-IoT和eMTC規(guī)模商用后再選擇也不遲。”
瑞興恒方的謝利超則從技術(shù)的層面分析， 一般的LPWAN技術(shù)通過限制帶寬的方式來提升靈敏度，例如NB-IoT就限制了上行帶寬。而LoRa無需如此，其特有的線性擴頻技術(shù)保證了上下行帶寬對稱。如果需要真正的雙向通信，如電網(wǎng)監(jiān)控，LoRa可能是更好的選擇。
隨著LPWAN技術(shù)的普及，出現(xiàn)了很多除了傳統(tǒng)的井蓋、水/電/氣表、路燈、煙感之外的產(chǎn)品，表明LPWAN已經(jīng)吹響了取代一部分2G/BT/WiFi市場的號角。例如福建的一家企業(yè)推出了NB-IoT心率帶，把傳統(tǒng)的藍牙演進到NB-IoT傳輸。又比如當(dāng)下最為火爆的共享單車市場，前幾個月ofo單車和中國電信、華為合作推出NB-IoT共享單車。高通也宣布計劃與中國移動及摩拜單車展開合作，啟動中國首個eMTC/NB-IoT/GSM（LTE Cat M1/NB1和E-GPRS）多模外場測試。
據(jù)悉，芯訊通是共享單車市場最大的無線模塊供應(yīng)商。趙明表示，LPWAN解決了共享單車的兩個問題。一是2G網(wǎng)絡(luò)的連接數(shù)有限，局部地區(qū)如果有大量用戶連接，存在網(wǎng)絡(luò)堵塞；二是電池續(xù)航時間有限。
但是，業(yè)界對于NB-IoT在共享單車的應(yīng)用持謹慎態(tài)度。趙明表示，目前芯訊通給共享單車供應(yīng)的仍是2G模塊， NB-IoT共享單車還處于試驗階段，模組廠商也在觀望。因為NB-IoT不支持移動狀態(tài)下的基站切換，導(dǎo)致用戶停車時有個斷網(wǎng)重連的等待過程。相比之下，具備移動性的eMTC更適合共享單車，為ofo單車供貨的龍尚科技也表達了類似的觀點。
當(dāng)然，對于NB-IoT在共享單車的應(yīng)用也不能一棒子打死。隨著NB-IoT的技術(shù)發(fā)展，有可能解決上述問題。據(jù)悉，3GPP在Re-14中對NB-IoT進行了一系列增強技術(shù)并于2017年6月完成了核心規(guī)范，其中就包括定位和移動性功能。以后，NB-IoT的應(yīng)用可拓展至資產(chǎn)追蹤和可穿戴領(lǐng)域。
微信掃一掃
