深度对比:LoRa前景黯淡,NB-IoT一片光明?

来源:人民邮电报资深记者徐勇

随着互联网、移动互联网的飞速发展,近年来物联网迎来爆发期。IDC认为,到2020年物联网的市场规模将达到1.7万亿美元,最大的需求来自工业。McKinsey预计,2025年制造业物联网产值将达到2.5万亿美元。因此,近年来,物联网成为最热话题。目前已经涌现出多种不同速率的物联网技术。其中,NB-IoT和LoRa所受的关注度最高。

本来,随着2017年年底工信部无线电管理局发布公开征求对《微功率短距离无线电发射设备技术要求(征求意见稿)》的意见,LoRa在国内的发展前景已经非常不被看好。但是随着近日部分企业的涉足,使得坊间传说LoRa要卷土重来,甚至还有了传闻说LoRa要成为主流物联网技术制式,未来还要挑起物联网发展重任。这使得业内人士不得不出来仔细分析一下两种技术的优劣。全面分析两种技术后发现,LoRa前途目前依然困难重重,而NB-IoT得天时地利人和,LoRa与NB-IoT的物联网技术之争,高低已经立判:LoRa前景堪忧,NB-IoT一片光明。

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网络:

NB-IoT广域覆盖已成大势;LoRa难以连续覆盖

LoRa宣称有超过50多张商用网络,但是缺少主流运营商参与,前期支持的Orange、比利时Proximus等,也均开始转型NB-IoT。LoRa网络需要完全新建设备,初期投资大,任何一家厂商难以在短时间做到连续覆盖。

这里值得一提的是韩国运营商SKT的物联网发展经历,颇具戏剧性。SKT过度追求建网成本的降低,2016-2017年在韩国首尔建设了数万个LoRa基站,但覆盖很差,终端设备仅能在马路上接收到信号,在室内几乎无信号。这样糟糕的结果,导致SKT在物联网领域无法与韩国另外两家运营商KT和LG U+竞争(这两家运营商部署了NB-IoT网络)。

在国内,从2018年的某个时间节点开始,LoRa在470-510MHz频段只能单信道使用,而且单信道带宽最大不能超过200kHz、最大发射功率不能超过50mW,按上述这种最新配置计算,将来一个LoRa基站能够承载的LoRa连接就会连500个都到不了,这几乎从理论上封死了LoRa大规模组网的空间。

另一方面,垂直行业客户自己建设LoRa网络性价比并没有想象中那么高。LoRa需要行业客户自己部署网络或委托第三方,也就导致LoRa网络需要行业客户自己维护。但是行业客户一般都不是通信方面的专家,那么在维护网络的时候主要会依赖第三方,这时会产生大量的维护成本,同时行业客户对技术的更新方向和节奏把控不是特别好,不像运营商网络比较专业而且网络质量比较稳定,所以从这个角度来讲,对行业客户而言, LoRa只不过是看上去很美。

众所周知,以NB-IoT为代表的LPWAN网络,最大的技术特征就是广域覆盖,如今NB-IoT已经是全球主流运营商支持的标准技术,Vodafone、德国电信、软银等56家运营商均已经部署了NB-IoT商用网络,美国T-Mobile也已经宣布商用了NB-IoT,其余AT&T、Verizon也积极进行NB-IoT的商用试点。

在国内,借助三大运营商现有的铁塔和基站,不难实现NB-IoT广域覆盖这一目标,而广域无差别覆盖的一张网络,无疑更有利于全国标准化产品的诞生。NB-IoT可以依赖现有运营商设备软件升级完成,投资少,保护运营商原有资产,可以快速完成网络部署。目前,中国三大运营商已经部署了接近100万个NB-IoT基站。近两年兴起的共享单车,就是在这样的网络下才能诞生的商业模式。又比如物流、森林防火、城市公共设施、车联网等,需要不断变化连接位置,或者在非常大的范围内连接多个设备的物联网商业模式,都需要这样一张广域覆盖的无差别物联网络支持才行。

频谱:

NB-IoT授权频谱工作稳定,LoRa非授权频谱干扰大不稳定

NB-IoT基于授权频谱,所有的频谱使用是有专业规划的,且受到法律保护,干扰等因素可控。NB-IoT基于现有运营商的蜂窝移动通信网,是基于调度的技术,哪个用户在哪发是由基站进行调度的,资源使用效率比较高,不会发生很多碰撞。而且基于调度的系统可以进一步提升通信质量。

LoRa基于非授权频谱,干扰等因素不可控,难以保证网络质量。目前国家对于低功耗广域网络暂时还没有专门的法规、政策,频谱领域的监管主要还是参考”微功率短距离无线电”管理的规范,而且相关部门的征求意见稿,也一直想对国内的频谱进行限制,比如限制发射机连续发射时间、不能用于组网等,虽然征求意见稿未正式对外发布,但是这是LoRa潜在的不确定因素。而且LoRa发展这几年,工信部无线电管理局也一直没有给LoRa终端发频率许可证。若按《征求意见稿》的规范正式实施的话,对于非授权频谱低功耗广域网络无疑是一次致命打击,其中就包括LoRa技术。

除了频谱方面,在技术上LoRa技术的通信质量也难以保证。LoRa基于Aloha机制,有点类似于Wi-Fi,需要抢信道发,比如先尝试发一下,如果发现跟其他人碰撞,那么只好过一段时间再发,一发生碰撞就要回退回去对时延和发包成功率都有较大影响。这种机制会导致大量无效的碰撞,发送接收效率低。

芯片:

LoRa芯片被一家垄断,NB-IoT芯片走向开放

芯片是一个产业的基础和内核。芯片若受制于人,其后果不堪设想。LoRa只有Semetch一家美国公司提供芯片,属于独家垄断。前段时间中国一家主流通信设备厂商被美国禁售芯片的事情还历历在目。芯片受制于美国,将使得一个技术的发展完全受制于人,整个产业的主动权都不在自己手里。

NB-IoT是3GPP定义的标准协议,全球主流芯片厂商都能够提供NB-IoT商用芯片,比如高通、MKT、紫光展锐、三星、ARM、华为等,是全球开放协议的产品。并且,随着NB-IoT芯片发货量的增多,NB-IoT的价格问题也已经得到解决,刚刚开标的联通300万NB-IoT模组,价格已经降到了23元每片,相信随着NB-IoT使用量的增多,NB-IoT模组的价格还会进一步降低。

演进:

NB-IoT将演进到5G ,LoRa难以向5G演进

NB-IoT 在物联网低速、低成本领域提供通信支持,满足不同细分市场的需求,可以说NB-IoT是5G商用的前奏和基础。NB-IoT是面向5G的物联技术,将在长时间之内与NR mMTC共存,并在未来向5G演进。具体而言, 3GPP Release 13是首版本,之后Release 14以及Release 15将再持续增强,最终融入5G。

而LoRa是某个公司的私有协议,难以实现面向未来长期的技术演进。要知道,运营商永远要考虑通信技术的不断演进,如果一个技术无法持续演进,就是没有未来的。如同中国通信业某个特定发展时期的小灵通,即便救得了眼前的急,发展了一些用户,但是却没有前途可言。

生态:

NB-IoT百花齐放,LoRa较为闭塞

任何一种技术的繁荣度离不开生态的繁荣,生态赢则技术赢。这方面 LoRa只有一个联盟,较为闭塞。而NB-IOT联盟百花齐放,三大运营商均有自己产业联盟,NB-IoT物联网联盟等多个组织也均在努力孵化生态,众多大企业,比如海尔、松下、美的等家电巨头也加入NB-IoT阵营,水务、燃气等大型行业联盟也倾向于NB-IoT,生态一片欣欣向荣之势。

应用:

LoRa未见百万连接项目,NB-IoT应用进入爆发期

LoRa至今未见较大项目。而NB-IoT已近出现了百万级应用,比如杭州NB-IoT烟感,已经签约100万;中部某省市的电动车监控,已经开始规模试点,部署15万台,目标300万;深圳燃气也已经公布了160万NB-IoT智能燃气表。在智能工厂方面,2018年5月,爱立信南京工厂成功部署了第1000个NB-IoT终端应用,标志着利用NB-IoT对工业制造进行智能化改造取得重要的阶段性成果。

我国各产业和行业在参与国际竞争时,最大的优势往往来源于规模优势。在这样的逻辑下,我国在物联网伊势,就在技术上相对聚焦,从长远看,对于培育整个产业的竞争优势是有利的。明确了标准以后,也才更有利于产业生态的繁荣,终端模组芯片的量产,带来价格的降低,平台和应用的统一,带来更聚焦的发展方向。从以上几个方面来看,LoRa在与NB-IoT物联网技术制式之战中前景黯淡,产业界应该及早在LoRa在与NB-IoT之间做出明智的选择。

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