與傳統(tǒng)的連接消費(fèi)設(shè)備相比，企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)主要硬件特征是：低功耗、小設(shè)備尺寸和小數(shù)據(jù)包。為了滿(mǎn)足這些獨(dú)特的要求，物聯(lián)網(wǎng)需要一套新的連接技術(shù)，這些技術(shù)并不專(zhuān)注于網(wǎng)絡(luò)的不間斷連接和更高的語(yǔ)音、視頻和瀏覽帶寬。進(jìn)入低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN)，從 2010 年左右的第一波 Sigfox 和 Cycleo（LoRa 調(diào)制 IP 背后的公司）開(kāi)始，使用未經(jīng)許可的頻譜，并繼續(xù) 3GPP 對(duì) NB-IoT 和 LTE-M 的標(biāo)準(zhǔn)化2016 年在許可頻譜上。

雖然 LPWAN 在過(guò)去幾年中取得了巨大的增長(zhǎng)，但它們也面臨著挑戰(zhàn)。

首先，由于技術(shù)提供商和企業(yè)希望了解 LPWAN 的相對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)，以及評(píng)估與實(shí)際性能相關(guān)的聲稱(chēng)屬性，物聯(lián)網(wǎng)可用的連接技術(shù)的數(shù)量已經(jīng)形成了一個(gè)泥潭。泥潭是造成許多廢棄的概念證明、對(duì)物聯(lián)網(wǎng)功能缺乏信心的原因，而且至關(guān)重要的是，采用速度慢于預(yù)期。

其次，LPWAN 仍處于不斷變化的狀態(tài)：沒(méi)有一個(gè)已成為一個(gè)易于定義的角色，并且正在以新標(biāo)準(zhǔn)和指南的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和技術(shù)改進(jìn)。

本文概述了目前的 LPWAN 市場(chǎng)：技術(shù)、應(yīng)用程序和生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，歸根結(jié)底，它們是網(wǎng)絡(luò)成功的基礎(chǔ)。

物聯(lián)網(wǎng)連接的演變。。（來(lái)源：ABI 研究）

未經(jīng)許可的 LPWAN

Sigfox 和 LoRaWAN 是該領(lǐng)域中最知名和采用的技術(shù)，盡管還有其他技術(shù)存在。這些技術(shù)在亞千兆赫茲非授權(quán) ISM 頻譜上運(yùn)行，這使它們能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程覆蓋和高穿透能力。從理論上講，頻譜的免許可性質(zhì)意味著可以將連接價(jià)格保持在較低水平——這對(duì)于計(jì)算投資回報(bào)率至關(guān)重要。

不利的一面是，與加密許可網(wǎng)絡(luò)相比，ISM 頻譜受制于更多的占空比限制、較低的服務(wù)級(jí)別（例如保證消息接收）和較低的安全性。由于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)之前進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，未經(jīng)許可的 LPWAN 被認(rèn)為具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，但它們?cè)絹?lái)越不得不證明自己在物聯(lián)網(wǎng)中的角色和利基市場(chǎng)是合理的。

Sigfox Sigfox 與其他主流 LPWAN 技術(shù)相比，具有最長(zhǎng)的覆蓋范圍、最高的穿透能力和最低的功耗。它的目的始終是使生態(tài)系統(tǒng)能夠構(gòu)建最小和成本最低的連接設(shè)備，傳輸極小的數(shù)據(jù)包——上行鏈路上最多 12 個(gè)字節(jié)——主要是在一個(gè)方向上，從傳感器到云。

該公司還通過(guò)其商業(yè)模式與眾不同：它向全國(guó)知名的 Sigfox 運(yùn)營(yíng)商銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)硬件和云，而后者自己則向最終客戶(hù)銷(xiāo)售連接。通過(guò)為其運(yùn)營(yíng)商提供網(wǎng)絡(luò)硬件，Sigfox 保留了對(duì)全球網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的控制權(quán)。這帶來(lái)了另外兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)——即，它能夠創(chuàng)建一個(gè)用于漫游的單一全球網(wǎng)絡(luò)，因此，硬件設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。它的優(yōu)勢(shì)使它贏得了資產(chǎn)跟蹤、計(jì)量和安全警報(bào)等方面的高調(diào)合同。

盡管如此，很少有人對(duì) Sigfox 于 2022 年 1 月被接管的消息感到震驚。它在 2020 年虧損，其南非網(wǎng)絡(luò)在 2021 年進(jìn)入波濤洶涌的水域，很少有人對(duì)其設(shè)備價(jià)格越來(lái)越低的預(yù)測(cè)深信不疑：1 美元按鈕而且——在其被接管的消息傳出前一周——電池壽命為 13 年的 0.30 美元的示蹤劑似乎比現(xiàn)實(shí)更具營(yíng)銷(xiāo)性。它還難以證明其每年 10 歐元的連接價(jià)格是合理的，從根本上說(shuō)，與許可網(wǎng)絡(luò)相比，數(shù)據(jù)量非常小且服務(wù)水平較低，而其他 LPWAN 的價(jià)格則大幅下降。在撰寫(xiě)本文時(shí)，它的未來(lái)還不確定。

LoRaWAN 由 Semtech（協(xié)議 IP 的所有者）和 LoRa 聯(lián)盟（生態(tài)系統(tǒng)和技術(shù)推動(dòng)者）推動(dòng)，LoRaWAN 旨在開(kāi)發(fā)具有比 Sigfox 更高的數(shù)據(jù)包大小和吞吐率（243 字節(jié)和 50 kbits/ s) 并具有完全雙向通信和無(wú)限消息。在過(guò)去幾年中，連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這得益于強(qiáng)大的市場(chǎng)教育，生態(tài)系統(tǒng)日益健康。

該生態(tài)系統(tǒng)還有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先，Semtech為人們提供他們想要的東西。這方面的兩個(gè)例子是 2020 年的 LR1110 芯片，它被證明取得了巨大的成功，以及 Semtech 在同年對(duì)遠(yuǎn)程跳頻擴(kuò)頻 (LR-FHSS) 的額外支持——我最近將其描述為“Sigfox on steroids ” — 支持更廣泛的傳輸類(lèi)型、更高的滲透率、更高的設(shè)備密度和非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN，又名衛(wèi)星）。其次，Semtech 積極參與新舉措。最近值得注意的例子包括以人為本的快速增長(zhǎng)的 Helium、Amazon Sidewalk以及與低地球軌道 (LEO) 衛(wèi)星公司的廣泛合作。

然而，LoRaWAN 在尋找安全港時(shí)并非一帆風(fēng)順。隨著蜂窩 LPWAN 的流行，它的受歡迎程度可能會(huì)減弱——正如布伊格電信宣布在 2022 年 2 月末關(guān)閉其 Objenious LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)以支持 NB-IoT 和 LTE-M 所示。LoRaWAN 似乎更多地轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)部署，LoRaWAN 基礎(chǔ)設(shè)施提供商 Kerlink 目前擁有其 80% 的部署?？梢哉f(shuō)，這就是 LoRaWAN 可以從其 LPWAN 競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的地方。

獲得許可的蜂窩和 LPWAN

針對(duì)無(wú)牌照LPWAN網(wǎng)絡(luò)，3GPP將NB-IoT和LTE-M標(biāo)準(zhǔn)化，以爭(zhēng)奪有牌照的網(wǎng)絡(luò)角落。許可網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本往往更高，因?yàn)殡娦殴鞠Ｍㄟ^(guò)購(gòu)買(mǎi)國(guó)家頻譜來(lái)收回投資成本，但也更安全，服務(wù)水平更高。最初，3GPP 加入 LPWAN 有點(diǎn)晚，正在追趕無(wú)牌網(wǎng)絡(luò)，而電信公司制定了他們的部署和貨幣化策略，并試圖從頭開(kāi)始構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)面臨著許多挑戰(zhàn)：漫游協(xié)議挑戰(zhàn)、定價(jià)模型、支持小型部署的能力以及對(duì)技術(shù)能力的理解只是其中的一小部分。然而，隨著生態(tài)系統(tǒng)的成熟，這些問(wèn)題正在得到解決，加速采用。

LTE-M/NB-IoT 與未經(jīng)許可的網(wǎng)絡(luò)相比，這些技術(shù)允許小數(shù)據(jù)有效負(fù)載和更高的數(shù)據(jù)吞吐量速度。NB-IoT 往往主要用于需要非常小的數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓潭ɑ蛐∫苿?dòng)傳感器。由于缺乏對(duì)信號(hào)塔切換的支持，它通常被認(rèn)為不太適合實(shí)時(shí)資產(chǎn)跟蹤等移動(dòng)應(yīng)用程序。NB-IoT 和 LTE-M 都支持?jǐn)U展不連續(xù)接收 (eDRX) 和省電模式 (PSM)，使這些技術(shù)的功耗非常低。

客戶(hù)通常會(huì)被蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的高服務(wù)水平所吸引。這些包括消息接收保證、干擾保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全、雙向通信、一旦電信實(shí)現(xiàn)其部署策略后的廣泛覆蓋、強(qiáng)大的硬件開(kāi)發(fā)人員社區(qū)、強(qiáng)大的地理定位開(kāi)發(fā)人員社區(qū)以及“面向未來(lái)”，如 LTE-M 和 NB -物聯(lián)網(wǎng)已寫(xiě)入5G標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前一個(gè)突出的用例是 LTE-M 上的資產(chǎn)跟蹤，但這些技術(shù)對(duì)于任何類(lèi)型的低功耗連接傳感器設(shè)備都很流行。隨著定價(jià)和漫游的確定，這些技術(shù)已成為物聯(lián)網(wǎng)中增長(zhǎng)最快的機(jī)會(huì)。

2G/ 3G 這些“傳統(tǒng)”網(wǎng)絡(luò)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)仍然非常有用。當(dāng)需要高移動(dòng)性時(shí)，提供 LTE-M/NB-IoT 并回退到 2G/3G 的模塊并不少見(jiàn)。2G/3G 具有全球覆蓋的優(yōu)勢(shì)，這是 NB-IoT 和 LTE-M 尚未具備的狀態(tài)，因?yàn)樵谌虿渴鹦禄A(chǔ)設(shè)施的成本很高，這需要更有選擇性和分階段的方法。然而，2G/3G 網(wǎng)絡(luò)正在接近日落（盡管在某些情況下不會(huì)持續(xù)數(shù)年）；一種流行的替代方案可能是 Cat-1，因?yàn)樗軌蚶矛F(xiàn)有的 4G/LTE 基礎(chǔ)設(shè)施。

緊跟

上述技術(shù)現(xiàn)在可以被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)中的主流。然而，這并不意味著我們處于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和連接性發(fā)展的終點(diǎn)。還有兩項(xiàng)值得注意。

Mioty 由 BehrTech 授權(quán)的無(wú)牌網(wǎng)絡(luò)Mioty已經(jīng)在其主流競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中贏得了多個(gè)合同，技術(shù)能力遠(yuǎn)超市場(chǎng)上任何其他 LPWAN。范圍、滲透、支持丟包的能力、傳感器移動(dòng)性、傳感器密度——Mioty 在所有這些方面都處于領(lǐng)先地位。雖然它目前缺乏全球覆蓋和開(kāi)發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)來(lái)支持它并成為一個(gè)長(zhǎng)期的商業(yè)選擇，但 Mioty 的發(fā)展軌跡值得關(guān)注。

衛(wèi)星 新的連接前沿是空間。許多公司已經(jīng)進(jìn)入了連接遠(yuǎn)程設(shè)備的 LEO 市場(chǎng)，并且在 2021 年下半年，衛(wèi)星發(fā)射的規(guī)模有所擴(kuò)大。存在許多不同的方法，例如通過(guò)網(wǎng)關(guān)到衛(wèi)星的 LoRaWAN 或 NB-IoT，或直接低功耗傳感器到衛(wèi)星。值得關(guān)注的一項(xiàng)舉措是 2022 年第一季度的 3GPP 第 17 版，該版本標(biāo)準(zhǔn)化了 NB-IoT 和 LTE-M 的擴(kuò)展以用于 NTN。衛(wèi)星用于低功耗連接的方式存在障礙，但從中期來(lái)看，這種方法應(yīng)該會(huì)為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶來(lái)更多機(jī)會(huì)。

從根本上說(shuō)，合適的連接選擇因用例要求而異。“關(guān)鍵”或“大規(guī)?！?、偏遠(yuǎn)或城市、固定或移動(dòng)——這些只是指導(dǎo)選擇的幾個(gè)參數(shù)。尋求幫助以找到最適合您情況的方法。

作為ABI Research支持平臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)的一員，研究分析師 Tancred Taylor 專(zhuān)注于資產(chǎn)跟蹤和可見(jiàn)性，包括設(shè)備的數(shù)據(jù)、趨勢(shì)和預(yù)測(cè)分析；為新興技術(shù)市場(chǎng)賦能的平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)；以及物聯(lián)網(wǎng)跟蹤將實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。Tancred 的覆蓋范圍涵蓋許多行業(yè)，從建筑和重型設(shè)備到供應(yīng)鏈和包裹和包裹。

審核編輯 黃昊宇