《物联网世界》

核心提示图片来源@视觉中国文 | 脑极体我国5G商用已经一年多了,比起5G网络所带来的极致体验,我们对于西方世界因对5G网络的安全担忧所引发的一系列事件恐怕更加深有感触。美国跳脚、英国退网,中国在5G技术的领先深深刺痛了这些不可一世的西方大国。而原

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大脑极体

中国5G商用一年多了。相比5G网络带来的极致体验,我们更深有感触的大概是西方世界因5G网络安全担忧引发的一系列事件。

美国跳了,英国退网,中国在5G技术上的领先地位深深伤害了这些令人生畏的西方大国。而原本可以中立透明发展的基础通信技术,却被他们赋予了太多国家政治博弈的信号。

在网络通信的另一个赛道物联网领域,也有两条备受瞩目的通信技术路线,即NB-IoT与LoRa通信路线的路线之争。在物联网井喷发展的过程中,NB-IoT和LoRa各有技术优势,都有各自阵营的支持。

LoRa拥有深厚的美国“血统”和良好的国际“群众基础”,受到国内众多互联网公司的青睐;NB-IoT是国际组织3GPP缔结的物联网技术标准协议,也是我国大力推广的物联网标准,受到中国运营商的青睐。

聚焦于NB-IoT和LoRa的优劣之争,可以深刻看到两个不同阵营各自的出发点。但在全球贸易可能脱钩、技术可能被禁的复杂博弈中,应该如何看待中国物联网通信标准技术路线的发展可能性?

LoRa和NB-IoT的前世

“物联网”这个概念提出已经15年了。2005年,国际电信联盟在信息社会世界峰会上提出“物联网”,并将其视为继计算机和互联网之后的第三次信息产业浪潮。

物联网的本质是万物互联,即大量的物理基础设施通过传感器等设备产生的海量数据连接到网络上进行数据互联和分析应用,其中物联网的无线连接技术起着基础性的作用。

在现有的无线连接技术中,LoRa属于非运营商网络的长距离通信解决方案,NB-IoT也属于长距离无线通信解决方案,只是需要运营商建网。

LoRa技术原型最早由2009年成立的法国公司Cycleo开发。这是一项专利扩频无线调制技术。2012年,Cycleo公司被美国Semtech公司以约500万美元收购。2013年8月,Semtech发布了基于1GHz以下长距离低功耗数据传输技术的新型芯片,即LoRa芯片。

为大力推广LoRa技术,Semtech于2015年2月联合ACT、思科、IBM发起国际LoRa联盟,拓展其技术生态。

现在,LoRa联盟在全球拥有500多个成员,在全球超过157个国家部署了LoRa或LoRaWAN。截至2020年1月,全球已部署超过80万个LoRa网关,LoRa连接节点超过1.45亿个。LoRa在全球范围内持续高速增长,成为全球主流物联网事实上的标准之一。

在中国,阿里巴巴、腾讯等互联网巨头都是LaRa技术的积极推动者。作为LaRa联盟的最高成员,两大巨头都在努力争取物联网时代的宝贵入场券。此外,中国铁塔也于2018年加入了LoRa联盟。

RoLa技术之前在国内发展的一大瓶颈是,作为一种单独的组网通信方案,其频段正好在工信部对民用无线电米规定的频段内。由于受限于单个频点,无法用于组网应用,限制了LoRa技术获得合法通信频段的资格。

然而,去年11月28日,工信部根据《中华人民共和国无线电管理条例》发布的52号公告称:“470-510MHz仅限于建筑物、居民小区、村庄等小区域的联网应用,任何时候仅限于单信道传输。”这意味着在有限的条件下,LoRa正式获得合法的通信频谱,使LoRa成为中国有法可依、频段可用的通信网络。

干这行的,就是给罗拉一条生路。

与RoLa的坎坷相比,NB-IoT一直是中国物联网的主要技术标准,发展可谓一帆风顺。在上层政府的产业政策支持,中间三大运营商的全力投入,底层华为的技术加持下,NB-IoT已经成为中国物联网的热点和广阔市场。

数据显示,中国NB-IoT自2017年下半年开始规模商用以来,连接数已经超过1亿。同时,截至2019年底,全国NB-IoT基站数量已超过70万个,实现了对全国主要城镇的连续覆盖。

今年5月7日,工信部发布《关于深化移动物联网全面发展的通知》,进一步明确了我国NB-IoT技术发展的重要定位,提出建立NB-IoT、4G、5G协调发展的移动物联网综合生态系统。该政策进一步明确了在中国发展物联网“新基础设施”的目标路线图。

刚刚获得合法身份的LoRa和NB-IoT,谁能站上物联网的C位?

LoRa与NB-IoT的利弊

LoRa科技在世界范围内拥有如此广泛的人员和广阔的发展前景,并从众多无线通信技术中突围而出,其“魅力”何在?

LoRa的名字来源于“远程”的缩写,它最大的优点是远距离传输。此外,LoRa具有高灵敏度、超强的抗干扰能力和出色的系统容量。除此之外,LoRa硬件具有长续航、低成本的优势,这些都是物联网所需要的特性。

LoRa的网络架构非常简单。它只需要在终端节点采集数据,然后将数据发送到网关基站,再采集到网络服务器,最后发送到应用服务器。

LoRa和NB-IoT的技术特点非常相似,都是低功耗、广覆盖,适用于海量连接场景。主要区别在于NB-IoT是运营商的网络建设和服务提供,而LoRa是自建网络。

LoRa的自建网络对于国内一些愿意建设专网或专网的企业来说,很有吸引力。像阿里、腾讯这样的互联网公司,可以绕过运营商,根据自身应用的需求规划部署网络,根据站点环境的需求合理部署基站。无论是扩大网络还是增强覆盖,都更加灵活方便,同时,目前的成本更低。

在数据安全方面,LoRa技术继承了扩频技术的优势,在噪声下可以调解20dB,使得LoRa技术具有更好的隐蔽性和抗干扰能力,优于其他物联网通信技术。在数据传输方面,相比使用公网技术的多次中转传输,使用LoRa技术的企业可以直接在本地存储数据,因此传输过程中的安全级别更高。另外,LoRa技术作为物理层的透明传输技术,对数据加密算法的选择性更强。用户可以在网络层和链路层设置自己的安全引擎,进行深度定制,或者添加硬加密芯片,或者根据实际应用需求进行加密,提高网络安全性。

在应用场景上,技术和LoRaWAN规范还具有灵活性和低成本的优势,使LoRa技术可以快速灵活地部署在智慧城市、智能水表、智慧停车场、行业和企业特定应用中。智慧农业、智慧消防等更多应用场景正在开发中。

此外,由于LoRa技术可以应用于各种网络协议,因此具有广泛的产业生态。特别是LoRa联盟推出的低功耗LoRa WAN标准化协议,使得各国的LoRa网络可以互通。

目前,LoRaWAN标准已经建立了“LoRa芯片-模块-传感器-基站或网关-网络服务-应用服务”的完整生态链。阿里巴巴和腾讯在中国的LoRaWAN生态系统中扮演着重要的角色,尤其是阿里云开发的linkWAN物联网平台,支持LoRa协议,可以提供丰富的LoRa节点设备、LoRa网关等LoRa产品。

但与LoRa在中国的“野蛮生长”相比,NB-IoT在标准统一、规划有序、规模发展等方面更具优势。由于NB-IoT标准已经冻结,在国家政策的支持下,运营商可以在原有基站的基础上,低成本大力推进NB-IoT网络建设。预计到2020年底,中国将建设150万个NB-IoT基站,开发超过6亿个NB-IoT连接终端。

与LoRa相比,NB-IoT以牺牲速度为代价,功耗更低,采用简化协议,大大提高了终端的代际时间。在信号覆盖和设备连接上,和LoRa没什么区别。但由于大规模建设和批量采购,NB-IoT模块的成本差距与LoRa接近,未来有望缩小到1美元以内。

由于根正洪妙的出身,技术性能不逊于LoRa,NB-IoT技术得到了国内三大运营商和华为的积极支持。今年4月,华为与三家运营商联合举办5G NB-IoT产业峰会,推动5G NB-IoT芯片市场成熟发展,加速百亿项目建设。

自组织VS自治:LoRa和NB-IoT两朵花。

总的来说,LoRa最大的优势是可以组织自己的网络。企业可以自主经营,运营数据掌握在自己手中;自控网络质量,根据业务需求扩容网络,快速优化补充网络覆盖。

所以对于阿里、腾讯这样有实力的企业来说,一方面可以建设自己的LoRa基站,另一方面可以把自己的核心数据资产掌握在自己手中,不会把潜力巨大的物联网市场完全让给电信运营商。

但在LoRa技术中,LoRa芯片处于整个产业链的核心地位。目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,持有LoRa底层技术的核心专利。Semtech的合作授权可以分为两种,一种是使用Semtech提供的LoRa晶圆作为SiP封装芯片;另一种是在获得LoRa芯片的IP授权后,其芯片厂商可以根据自己的需求设计芯片架构,自行在芯片上添加各种外设,进行更多的创新,形成一定程度上拥有自主知识产权的LoRa芯片,像2018年获得LoRa in授权的阿里云。

SEM的美国背景让业界怀疑LoRa科技的中立性。虽然有人指出,中国使用的LoRa芯片是由位于中立国瑞士的Semtech AG公司开发供应的,但在美国政府没有底线的情况下,仍然难以消除LORA芯片被技术封锁的风险。

当然,我们看到这种可能性真的很小,因为没有Rola芯片和网络,我们是做不好物联网的。目前中国已经自主掌握了NB-IoT相对完整的专利技术链,极端情况下也不会再被别人卡住。自主是国家能够大力扶持NB-IoT的信心。

要回答LoRa或NB-IoT谁能引领中国物联网未来发展的问题,答案其实是毋庸置疑的。在国家的大力支持、运营商的巨额投入以及与5G的牢固绑定下,NB-IoT几乎拿到了赢得物联网万亿级市场的所有好牌,也有不错的“牌技”。B-IoT的这些优势是LoRa无法比拟的。

但是,LoRa的开放生态、小巧灵活的组网特点决定了它仍然具有市场主导地位空,可以成为NB-IoT市场的有力补充。在一个市场广阔的增量市场中,两者既竞争又共生。

物联网的下一个十年,我们将看到万物互联极度繁荣的新场景,无数企业将从NB-IoT和LoRa的网络中收获新的产业机会,我们每个人也将从万物互联中获得各种便利的服务和创新的生活。

未来NB-IoT和LoRa的技术路线之争可能不是很重要。

 
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