S^2:这些移动物联网通信技术在国内命运几何？

momo1728

伴随着通信技术的进一步发展，以及大规模工业化生产带来的成本降低，物联网的应用也逐渐普及开来。根据知名咨询公司Gartner的预测，到2020年，全球联网设备数量将达到260亿台，物联网市场规模将达到1.9万亿美元。在如此巨大且飞速成长的市场中，不同的应用场景如智能家居、智能物流、车联网等等对连接性能，如速率、连接数、网络覆盖、安全性等也提出了不同的要求，这对物联网网络，尤其是无线网络也带来了巨大的挑战，同时催生了一系列不同的无线物联网标准和技术。这一系列的物联网连接技术中，以低功耗广域网（LPWAN）的竞争最为激烈。

低功耗广域网是相对于蜂窝网这类传统无线广域网（WWAN）来讲的，支持与WWAN一致的广域覆盖，同时针对物联网的低速率、低耗电、第占空比等需求进行优化的一系列无线物联网技术。其更广的覆盖范围及潜在的对移动性的支持给物联网技术提供了更多的可能。现有的主流LPWAN技术一类是基于现有蜂窝网体系的，如eMTC，NB-IOT，另一类则是完全针对物联网独立设计的，如Lora，Sigfox，Ingenu公司的RPMA（Random Phase Multiple Access）等。他们在国内的发展状况和前景如何？

eMTC、NB-IOT

eMTC、NB-IOT这两种基于现有蜂窝网的授权频谱物联网技术可以通过对现有基站设备的软件升级轻松实现组网，是目前国内覆盖最广泛的物联网技术（当然也存在基于GSM及CDMA等传统蜂窝网的物联网设备，由于其相对蜂窝网技术改动不多，不列举在内）。eMTC、NB-IOT均基于LTE网络。

eMTC需要1.4M的最小带宽，且只能在现有LTE Band内或者独立部署，会对现有网络带来较大影响。同时，由于基本集成了LTE协议栈，在可以达到1Mbps以上的峰值速率及对移动性的支持的基础上也带来了终端成本高、功耗高的代价。由于其大带宽的特性，eMTC更适用于需要相对较大数据传输的智能穿戴类设备以及电子广告类设备等。目前eMTC的商用主要集中在北美市场，以AT&T和Verizon为主，主要商业案例为自动售货机的货物管理，采用高通MDM9206的电、燃气、水电智能仪表等。在国内，eMTC的商用进展相对滞后，预计今年年内三大运营商会进行试商用。

NB-IOT则在LTE的物理层、网络、信令等方面进行了全方位的改进，可以仅仅占用180K的带宽进行带内、保护带内及独立部署，同时在覆盖性、功耗、成本等方面也取得了较大的进步。国内，中国电信在2017年上半年已经在800MHz频段实现了全球首个正式商用的NB-IOT网络，并取得了不错的进展。ofo小黄车的新款智能锁便应用了电信的NB-IOT模组。此外，深圳的智慧水务系统也在当年于深圳盐田区南方明珠花园等小区部署了1200只NB-IOT智能水表。

虽然基于LTE的LPWAN技术发展势头很猛，由于其市场规模尚未打开，终端模组成本相对还是较高，这也给了基于先有GSM网、CDMA网的超低成本物联网设备留下了很多机会（如最早的ofo智能锁等），然而，这些设备的网络覆盖、尤其是功耗问题会成为制约其发展的一个很大因素。

考虑到对覆盖和服务可靠性的要求，包括华为、高通、展讯等厂商推出的基于蜂窝网的物联网模组均倾向于支持包括eMTC/NB-IOT/GSM在内的多模和多频传输，对于OEM厂商来讲，可以避免仅支持单一模式的市场风险，有助于市场的良性发展。

除此之外，Lora、Sigfox、RPMA等非授权频谱LPWAN技术也值得我们关注。

Lora

诞生于2013年的Lora主要工作于1GHz以下的非授权频谱（中国主要使用470-518MHz），由美国Semtech公司提出，是一种基于Chirp线性扩频信号的全新长距离低功耗无线通信技术，尽管其核心技术把握在Semtech一家公司手中。由于其开放的生态联盟建设，截止18年2月，已经集合了全球500多家企业，在41个国家的58个运营商中已经部署了67张网络，总计服务超过100个国家。相对与NB-IOT、eMTC，Lora具有更加成熟的商用案例和产业联盟。考虑到其更加灵活方便的独立组网方式，及非授权频谱部署，对电力、水务等运营商独立组建智能抄表网络有很大的吸引力。在国内，Lora的发展速度远没有NB-IOT快，但是，其非授权频谱特性带来的巨大吸引力不容小觑。中兴在2016年联合20多家厂商发起了中国Lora应用联盟（CLAA），成员数已经接近1000家，同时，在国内农林、能源、智慧园区等垂直行业中已经有了广泛应用。ofo于2017年也已经宣布将Lora应用于其智能锁中，作为授权物联网连接的补充。

Sigfox

同样作为一种基于1GHz以下非授权频谱的物联网连接技术，Sigfox采用窄带BPSK调制增加连接数，同时提高覆盖。其法**公司sigfox拥有所有技术产权，通过布设网络，销售专利授权来盈利，也建立了包括上百家厂商的生态系统，并在36个国家和地区布网。今年一月，借着法国总统访华的契机，sigfox将联合远程护理方案公司 Senioradom 在国内正式落地，依托成都高新区3亿美元投资，涉足远程养老监护系统。据台湾经济日报的报道，中国联通也参与在内。

RPMA

与Lora和Sigfox不同，来自美国的RPMA技术采用2.4GHz非授权频谱，尽管其频段更高，RMPA设备在测试中可以达到的最远连接距离远至30英里，每个站址可以覆盖400平方英里的范围，同时可以保持较低的功耗。Ingenu公司目前已经布设了38个RPMA专网，主要集中于欧美地区，并拥有包括GE的AMI智能电表解决方案，尼日利亚壳牌油汽调度装置、阿鲁巴岛物联网路灯等在内的众多成熟应用。2016年，Ingenu已经与无锡军工智能电气股份有限公司展开合作，成立无锡九洲通讯作为Ingenu唯一授权公司在中国大陆推广其RPMA技术及应用，初步确立覆盖深圳、无锡、苏州三个城市，并在17年与注册于阿联酋的物联网运营商RPMAnetworks 达成进一步合作。不过到目前为止在公开渠道并未发现其在国内应用的进一步消息。

总结和展望

总体看来，依托于现有蜂窝网络，在三大运营商的推动下，NB-IOT、eMTC以及基于GSM和CDMA的物联网技术在国内发展势头更快。尽管技术上有针对物联网特点的深度优化，Lora、Sigfox及RPMA这类基于非授权频谱的物联网技术在国内相对进展较慢。这一方面受限于国内对1GHz以下的频谱管制（Lora及Sigfox），另一方面，由于这三大主流技术的核心专利均被一家公司掌握，潜在的网络安全及信息安全问题也应该是制约其在国内发展的一个重要因素。Lora的母公司倾向于建立生态链，通过出售芯片和技术盈利，使得用户对布网和管理拥有更大的主动权，因此，也是目前在国内应用推广相对较顺利的，包括国家电网在内的众多潜在企业都在最近两年对Lora技术进行过相关评估，众多垂直行业应用已经在国内落地。而sigfox和RPMA的母公司则倾向于建立专网，并作为运营商提供相应服务，这无疑将对其在国内的推广带来很大的政策阻力。笔者认为，如果消息属实，这也是Sigfox在成都的试点与中国联通合作的重要原因之一。

因此，笔者认为Lora在国内将在垂直行业应用及专网应用中成为基于蜂窝网的一系列物联网技术的强有力对手。而Sigfox与RPMA如果延续其在其他国家和地区通过布网销售服务的发展思路，将很难在国内进一步推动。与国内运营商合作组网试点是一种思路，考虑到当前国内所有国家命脉行业全部是清一色国企的现状，进一步的发展仍然面临很大的监管和政策压力。目前三家运营商都有比较明确的NB-IOT布网和运营计划，考虑到其本身基本可以满足物联网在速率、连接数、覆盖、功耗等方面的需求，且组网灵活，在可以预见的很长时间内，NB-IOT可能会是蜂窝网LPWAN的主流。除非新的物联网业务带来了更高的网络需求，并有明显的市场前景，尚未明确的5G mMTC可能很难引起运营商的大规模组网兴趣。


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