物联网七大协议

NB-IoT/LTE-M/Sigfox/LoRa/RPMA/Weigh tless/HaLow七大LPWAN技术之争

较受关注的是采用授权频谱的NB-IoT和LTE-M，主要由3GPP 主导的运营商和电信设备商投入；以及采用非授权频谱的LoRaWAN、Sigfox、Weightless、HaLow、RPMA(Random Phase Multiple Access)等技术，其大部分投入为非电信领域。

LPWAN，Low-Power Wide-Area Network，抓住两个关键词：低功耗和广域覆盖，简单的说，就是在特省电的情况下，实现长距离通信的无线技术。

这种技术的共同点就是，远距离通信能力可支持大规模物联网部署，低功耗可避免经常更换电池，降低维护成本。

LPWAN最典型的应用就是智慧城市，城市路灯、智能电表、下水道水位探测、智能交通等等，远距离无线通信可避免铺设有线管道，低功耗可保证几年不用更换电池，省事省成本，这对于规模浩大的智慧城市建设简直是不二选择。

1 NB-IoT vs. LTE-M，市场碎片化？

NB-IoT颇有后来居上的势头。2016年3GPP惊觉LPWAN商机已来，火速在6月推出R13 NB-IoT标准。

尽管来得稍晚，却备受瞩目。3GPP主导，几大电信设备商支持，全球300多家运营商的已完成全球90%覆盖的移动网络，无以伦比的生态系统让其他LPWAN技术直呼狼来了。

•支持现网升级，可在最短时间内抢占市场。

•运营商级的安全和质量保证。

•标准不断演进和完善。在3GPP R14标准里，NB-IoT还将会增加定位、Multicast、增强型非锚定PRB、移动性和服务连续性、新的功率等级、降低功耗与时延等等，让NB-IoT技术更具竞争优势。

因为NB-IoT采用授权频谱，可避免无线干扰，且具备运营商级的安全和质量保证，所以，与其他LPWAN技术比起来，似乎更高逼格。

但是，这是有代价的，如果算上频谱拍卖价格，NB-IoT的部署成本其实是高于一些其他的LPWAN技术的。根据一份NB-IoT

vs LoRa Technology研报，NB-IoT的部署成本高于LoRa（如下图）。

这就像寄快递一样，一些小快递公司价格便宜，但是不能保障速度，没准还把你的充气娃娃搞丢了，而NB-IoT就有点像快递中的顺丰。

所以，对一些对可靠性、包括时延性要求较高的应用场景，NB-IoT不可替代。

NB-IoT自R13标准冻结后，正以惊人的速度占领市场，据不完全统计，中国、德国、西班牙、荷兰等国家已经宣布计划商用NB-IoT。

•中国电信计划于2017年6月商用第一张全覆盖的NB-IoT网络。

•德国电信计划于2017年第二季度商用NB-IoT网络，采用LTE 800MHz和900MHz频段，首先应用于智能电表、智能停车和资产追踪管理等。

•荷兰计划于2017年前完成国家级的NB-IoT网络建设。

•在西班牙，Vodafone首先在巴伦西亚和马德里部署了NB-IoT，并在3月底将城市扩展到巴萨罗拉、毕尔巴鄂、马拉加等地，已有1000个以上的基站支持NB-IoT。

…

但是，我们也不要忽略了3GPP的另一股力量——LTE-M。2017伊始，LTE-M也在迅速蔓延扩张。

2017年2月27日，在MWC2017上，AT&T (美国和墨西哥)、KPN (荷兰)、KDDI (日本)、NTT DOCOMO (日本)、Orange (欧洲、中东和非洲)、Telefonica (欧洲)、Telstra (澳大利亚)、TELUS (加拿大) 和Verizon (美国) 联合宣布支持LTE-M全球部署。

•KPN已经在荷兰完成了LTE-M测试，采用的是爱立信和高通设备。

•AT&T早在2016年就于旧金山部署了LTE-M网络试点项目，2017年2月，宣布计划于2017年第二季度完成美国首个国家级的LTE-M网络部署。

•这还了得，友商Verizon一万个不服。就在几天前，2017年3月31日，Verizon宣布将在美国首个推出全国范围的LTE-M网络，

并表示正在加速建设，言外之意就是，甭管你AT&T啥时建成，劳资就是要比你快一步。

3GPP在R13版本出现了两种物联网版本：LTE-M和NB-IoT。坦白的讲，这是妥协的结果，3GPP和了稀泥，这导致了市场碎片化和混乱。

我们先来比较一下两种技术：

一眼便知，NB-IoT在频谱上更具灵活性，可支持三种部署方式。LTE-M的速率更高。

但是，这不够，物联网的关键是性能、成本和功耗，所以我们下面从这三个方面来对比。

1）性能

由于NB-IoT的比特率较小，因此链接预算更好，所以，普遍认为NB-IoT的覆盖范围比LTE-M更大。

不过，最近看到国外一篇文章对此进行了反驳。我只当搬运工，大家来评理。

原文如下：

最大耦合损耗（MCL）是传送数据时UE和eNodeB的天线端口之间的最大总信道损耗。MCL越高，链接越强大。根据3GPP，CAT-M1的MCL为155.7dB，NB-IoT为164dB，有8dB的差异。表面上看，NB-IoT更具优势。但是，根据香农定理，当信噪比（SNR）很低，噪音是白噪音的情况下，信道容量的近似值是和带宽无关的。

基于上面的推论，我们会得到以下结论：

•当发射功率相同时，两者在上行方向的覆盖范围一致，

•在下行方向，CAT-M1的覆盖范围是NB-IoT的6倍（~8dB），因为Cat-M1从节点（eNB）发出的信号带宽是NB-IoT的6倍。

事实上，如果我们仔细的去看3GPP标准里面用来计算MCL的参考场景的参数设置，两个标准的参数设置是不同的，比如发射功率，噪音系数，和目标吞吐率都不同，这样的比较是不公平的，如下表：

如果我们使用相同的假设条件（相同发射功率，相同噪音系数，和相同的目标吞吐率），我们可以看到前面的推论是成立的，即：两个标准的上行覆盖范围相同，下行覆盖范围CAT-M1比NB-IoT优化~8dB。