物联网标准NB-IoT和LoRa，究竟谁能更胜一筹？

Posted 2020-08-01

    物联网的快速发展对无线通信技术提出了更高的要求，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWA（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网）也快速兴起。

　　为了抢夺LPWA商机，相关厂商纷纷组建联盟推出不同协议，NB-IoT与LoRa就是典型代表。华为与沃达丰共同提出的NB-IoT是工作于授权频谱下3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术。由SemTech研发的LoRa是基于Sub-GHz工作于未授权频谱的通信技术。同属于LPWA，为什么沃达丰创新和架构主管Matt Beal会提出NB-IoT将粉碎LoRa技术如此尖锐的观点？

　　NB-IoT从技术上说比LoRa更胜一筹？

　　2015年8月，3GPP RAN开始立项研究窄带无线接入全新的空口技术，称为Clean Slate CIoT，这一Clean Slate方案覆盖了NB-CIoT。NB-CIoT是由华为、高通和Neul联合提出，NB-LTE是由爱立信、诺基亚等厂商提出。

　　NB-CIoT提出了全新的空口技术，相对来说在现有LTE网络改动较大，但NB-CIoT是提出的6大CleanSlate技术中，唯一一个满足在TSG GERAN #67会议中提出的5大目标（提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延）的蜂窝物联网技术，特别是NB-CIoT的通信模块成本低于GSM模块和NB-LTE模块。NB-LTE更倾向于与现有LTE兼容，其主要优势在于容易部署。

　　最终，经过2015年9月的RAN #69会议协商统一，NB-IoT可以认为是NB-CIoT和NB-LTE的融合。

　　据华为无线网络产品线首席战略官余泉介绍，NB-IoT技术具备四大优势：一是覆盖，NB-IoT的覆盖比传统GSM网络好20个db。如果按照覆盖面积计算，一个基站可以提供10倍的面积覆盖；二是能支持海量联接，200KHz频率下面，借助NB-IoT一个基站可以提供10万个连接；三是低功耗，NB-IoT通讯模组电池可以十年独立工作，而不不需要充电；四是低成本，NB-IoT模组的成目标小于5美金。

　　LoRa的主要技术特点是能够进行1-20km的长距离传输，城市里，无线距离范围在1~2公里，郊区或空旷地区，无线距离最高可达20km。节点数可达万级甚至百万级，一个网关可以连接多少个节点或终端设备。数据速率范围0.3~50kbps，较低的数据速率可以使电池寿命达到3-10年。

　　因此，如果从技术上进行对比，很难说哪一个技术具备绝对的优势，两者之间最大的差别在于是否工作于授权频谱。

　　两种技术的发展现状

　　为了将LoRa协议成功推向全球标准，一个开放的、非盈利性组织，由业内领先厂商发起，目的在是将低功耗广域网络推向全球，以实现物联网、M2M、智慧城市的应用的LoRa联盟成立。目前，联盟成员包括跨国电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新创业企业等，这些成员跨欧洲、北美、亚洲、非洲等地域。

　　作为商用化较早的LPWAN技术，LoRa已在国内外得到广泛应用。相关企业已开始从以往推出简单的低功耗LoRa模块和点对点传输方案，向着端到端解决方案供应商转型。八月智能科技、门思科技、唯传科技、拓宝科技等早期LoRa方案的推动者也推出了节点+网关+云端服务的解决方案，让用户可以以堆积木的选择方式，选择从简单的传输到企业级网络运营商的不同方案。不过，由于国内LoRa方案厂商多为初创企业或中小企业，本身曝光度不高，LoRa并没有受到广泛的关注。

　　相比之下，NB-IoT由于有华为以及运营商的力挺，曝光度就比较高了。华为作为NB-IoT的主导者，提供端到端的解决方案，包括基站、核心网、芯片、操作系统以及数据管理平台。除华为海思外，爱立信、高通都在积极研发生产该类芯片，很多芯片原厂和模块厂家也计划于今年支持NB-IoT。

　　应用方面，沃达丰推出地下车库指示案例，华为在公开过使用NB-IoT的智能电表、智能停车场的试制系统之后，在“2015年全球移动宽带论坛”上展示了融合GPS功能，能够管理物品定位信息的“智能追踪系统”。

　　运营商方面，中国移动曾宣称将于2017年实现NB-IoT的商用。联通也计划今年在超过5个城市启动NB-IoT外场规模组网试验及业务示范，今年底明年初推进重点城市的NB-IoT商用部署，2018年全面商用。国内主流运营商开始设计NB-IoT的时间表，而国外运营商对此热情更高，沃达丰、德国电信、阿联酋电信、意大利电信、AT&T等全球顶尖运营商都围绕NB-IoT发布了各自的发展方略以及展开实验局。

　　通过对比我们不难看出，由于参与NB-IoT阵营的产业巨头具有一定行业话语权和曝光度，在推进NB-IoT技术的商用化方面具备一定的优势。

　　NB-IoT真的能粉碎LoRa？

　　一位业内人士表示，在探索物联网相关应用部署中，由于存在干扰等问题，基于非授权频谱的产品仅用了几天便出现问题，这足以看出基于授权频谱的重要性。授权与非授权频谱也成为了NB-IoT与LoRa技术未来发展的关键。

　　由于NB-IoT具备了面向运营商级网络的大量优势，让其具备了部署一张全国广覆盖网络的技术和产业基础，而监管机构近期的政策和表态也解决了其政策方面的障碍，但是以LoRa为代表的非授权低功耗广域网络似乎无法实现运营商级网络的部署和运营。从这个角度来说，NB-IoT可以将LoRa粉碎，不过，物联网最大的特点就是应用丰富。

　　参考现有信息通信市场，除了运营商的3G/4G公网，还存在公安、交通、民航、物流、铁路、安防等大量行业的专用网络，也能实现类似3G/4G的高速通信，催生了海能达、信威通信、普天通信等专网领域的优秀企业以及每年数百亿的市场规模。

　　未来NB-IoT实现商用后，除了运营商部署的具有开放性、无歧视接入的低功耗广域网网，类似于现有通信领域中的公网，仍然存在大量行业或企业用户基于自身业务需求需要建设专用网络。LoRa企业级网络方案的加入，将大大拓展专网的市场范畴，形成更为广阔的市场空间。

　　NB-IoT与LoRa之间的竞争并非仅仅是两个技术之间的博弈，更代表了在物联网时代授权频谱与非授权频谱两类LPWA技术的未来。我们认为，NB-IoT不会粉碎LoRa，而是两者的将互补共存，共同完善物联网的网络层。

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