十年前，人們對推動大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的蜂窩網(wǎng)絡(luò)寄予厚望。 事實上，根據(jù) Enterprise IoT Insights 最近的一份報告，思科和愛立信都預(yù)測，到 2020 年，互聯(lián)設(shè)備市場將達到 500 億臺設(shè)備。 但整個物聯(lián)網(wǎng)市場的增長速度比當時的預(yù)測要慢，在這些預(yù)測結(jié)束一年多后，目前只有 124 億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在流通。 然而，LoRaWAN 等 LPWAN 解決方案可以輕松適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，將對海量物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生更大的影響。

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)由大量低復雜性、低成本設(shè)備組成，這些設(shè)備連接到支持相對較低吞吐速度的網(wǎng)絡(luò)。這種專為物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的傳感器設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的組合正在改變企業(yè)的運營方式、公共基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控方式以及組織實施可持續(xù)發(fā)展計劃的方式。因此，很容易看出為什么 10 年前對蜂窩網(wǎng)絡(luò)寄予厚望。畢竟，蜂窩連接在其他類型的設(shè)備中占主導地位。運營商已經(jīng)擁有了基礎(chǔ)設(shè)施，那么為什么不能很容易地使用它來為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)提供動力呢？似乎距離大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展只有幾年的時間。然后還有幾個。總是在地平線上。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)

事實證明，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署所需的技術(shù)在做出這些預(yù)測時并不存在。除其他挑戰(zhàn)外，基礎(chǔ)設(shè)施成本、設(shè)備電池壽命要求和可用性之間存在不匹配。蜂窩運營商試圖使用并非專門為物聯(lián)網(wǎng)而構(gòu)建的技術(shù)來連接預(yù)測的數(shù)十億臺設(shè)備。

在目前部署的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，2G 和 3G 代表了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接的大部分，53.1% 使用其中一種。這是有問題的，因為運營商正在淘汰這些傳統(tǒng)技術(shù)，而它們的替代品仍在努力獲得牽引力。今年，AT&T 和 T-Mobile 等運營商正在關(guān)閉其 3G 網(wǎng)絡(luò)，而全球大部分地區(qū)的 2G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)落伍，歐洲的一些地區(qū)也將緊隨其后。 47% 的用戶沒有收到網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉的通知，這造成了不確定的前進道路。

近年來，隨著用例需求變得更加清晰，蜂窩低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 技術(shù)得到了發(fā)展，但即使在其最主要的地區(qū)，挑戰(zhàn)仍然存在。以中國為例。根據(jù) Sequans 的內(nèi)部估計，它是 NB-IoT 和 Cat-M1 的最大和增長最快的市場，2020 年該地區(qū)售出 1 億個蜂窩 LPWAN 芯片組。據(jù)估計，世界其他地區(qū)僅占 500 萬個 NB-IoT 芯片組。在中國，數(shù)據(jù)計劃和對基礎(chǔ)設(shè)施的投資使這項技術(shù)得以普及，但即使在中國，硬件供應(yīng)商也在努力扭虧為盈。

讓我們來看看三個蜂窩物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)，以及LoRaWAN如何能夠提供解決方案。

1. 昂貴的連接

特別是基礎(chǔ)設(shè)施成本一直是使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署的最大障礙之一。蜂窩需要昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施來支持它，包括建造成本超過 100,000 美元的塔、昂貴的網(wǎng)關(guān)以及網(wǎng)絡(luò)部署和持續(xù)管理所需的大量勞動力。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)固有的部署模型，運營商無法按需構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，這與 LoRaWAN 等無需許可的 LPWAN 解決方案不同，后者可以輕松適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。 LoRaWAN 硬件的物料清單 (BOM) 成本也較低，與基于蜂窩的解決方案相比，這會降低整體基礎(chǔ)設(shè)施和解決方案的成本。

這甚至還沒有考慮到關(guān)鍵領(lǐng)域的功能差異，例如終端設(shè)備功耗及其在大規(guī)模部署中的相關(guān)成本。 NB-IoT 最常見用例（例如資產(chǎn)跟蹤、智能計量和可穿戴設(shè)備）的通信配置文件會導致蜂窩設(shè)備的高功耗。支持更多耗電量的設(shè)備不可避免地會導致電池消耗，而 NB-IoT 固有的“更健談”的特性更加突出了這一點。

部署設(shè)備后，與 LoRaWAN 設(shè)備相比，蜂窩設(shè)備的固件更新通常會消耗更長的電池壽命，這使得 LoRaWAN 成為需要在現(xiàn)場持續(xù)更長時間的項目的更可行的解決方案。

據(jù) Semtech 稱，LoRaWAN 的整體運行功耗比 NB-IoT 低三到五倍。使用 NB-IoT 的電池壽命也不長，因為 ABI Research 發(fā)現(xiàn) LoRaWAN 設(shè)備的電池壽命平均延長五年以上，提供更長的使用壽命，具體取決于用例。來自博洛尼亞大學、特倫托大學和集成系統(tǒng)實驗室的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，根據(jù)他們使用開發(fā)用于監(jiān)測結(jié)構(gòu)完整性的傳感器的實驗數(shù)據(jù)，LoRaWAN 電池壽命在某些應(yīng)用中可以比 NB-IoT 長 10 倍.

2. 參差不齊的覆蓋面和更少的選擇

由于 NB-IoT 和 CAT-M1 部署的延遲推出，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案尚未大規(guī)模部署。然而，由于部署模型的靈活性和網(wǎng)絡(luò)運營商之間不斷增長的互操作性，LoRaWAN 正在快速增長，這將在不久的將來結(jié)合起來提供全球覆蓋。

根據(jù) LoRa 聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在有 160 多個國家擁有公共 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)，而根據(jù) GSA 的數(shù)據(jù)，有 64 個國家擁有 NB-IoT 或 LTE-M 運營商。缺乏網(wǎng)絡(luò)以及互操作性問題使得使用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)管理跨地點的部署變得更加困難。另一方面，LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)正在經(jīng)歷顯著增長。隨著各種地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星連接之間的集成，以及 LoRa 聯(lián)盟的 LR-FHSS 傳輸數(shù)據(jù)速率等進步，多模式物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)盟 (MMIIC) 等合作正在為 2022 年實現(xiàn) 100% 的全球覆蓋提供道路。

此外，經(jīng)過認證的蜂窩終端設(shè)備上市速度緩慢，并受到前面提到的 2G 和 3G 淘汰的負面影響。相反，LoRa 聯(lián)盟提供強大的設(shè)備認證計劃，讓最終用戶確信支持傳感器的終端設(shè)備符合 LoRaWAN 規(guī)范。終端設(shè)備合規(guī)性可確保網(wǎng)絡(luò)上的正確行為，降低支持成本并防止產(chǎn)品在以后修復成本更高時出現(xiàn)故障。這種類型的政策和法規(guī)將大大有助于確保預(yù)計將在該領(lǐng)域持續(xù)數(shù)十年的終端設(shè)備的可靠性。

一些運營商甚至放棄了 NB-IoT，就像 NTT DoCoMo 和 Dish Network 去年一樣，它們分別將重點轉(zhuǎn)移到 Cat M1、LTE-M 和 5G。關(guān)于哪種蜂窩技術(shù)將獲勝存在很多困惑，而且這是每個人的猜測——即使在移動網(wǎng)絡(luò)運營商中也是如此。

3. 5G 不是解決方案

NB-IoT 和 Cat M1 都是兼容 5G 的 4G 技術(shù)，因此它們正在利用 5G 的炒作。隨著 2G 和 3G 的日落臨近，5G 將自己定位為解決方案，當超過一半的當前蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接不再工作時，它將填補空白。然而，迄今為止，企業(yè)采用率最低，全球僅部署了 290 個公開披露的私有 5G 網(wǎng)絡(luò)，5G 的頻譜應(yīng)用明顯下降。

雖然 5G 支持 NB-IoT 和 Cat M1 為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署提供蜂窩解決方案，但它們距離填補空白還有很長的路要走。從長遠來看，幾種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將共存，以最大限度地提高物聯(lián)網(wǎng)部署的投資回報率。蜂窩技術(shù)將支持需要持續(xù)通信、更高數(shù)據(jù)速率或更低延遲的用例，而 LoRaWAN 將作為需要遠距離、深度室內(nèi)滲透、電池供電設(shè)備、在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中覆蓋的用例的主要技術(shù)，以及需要公共和私有網(wǎng)絡(luò)混合的實現(xiàn)。

用 LoRaWAN 連接未連接的

LoRaWAN 準備為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署提供所需的成本結(jié)構(gòu)和靈活性。它提供更遠的范圍、更長的電池壽命、更好的傳播特性和更省電的維護，這些結(jié)合起來可以有效地支持更多的用例。這些都是 ABI Research 預(yù)計到 2026 年 LoRaWAN 將占所有非蜂窩 LPWAN 連接的一半以上的原因。

LoRaWAN 的范圍尤為重要，因為它有可能到達蜂窩信號難以穿透或缺乏蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境。從農(nóng)村和崎嶇環(huán)境到室內(nèi)，甚至在固體結(jié)構(gòu)深處，任何地方都受益于 LoRaWAN 的傳播特性。

安全性是另一個關(guān)鍵的區(qū)別因素，因為蜂窩信號在從網(wǎng)絡(luò)上的一個點跳到另一個點時有可能被攔截。 LoRaWAN 提供內(nèi)置于協(xié)議中的端到端安全性。 LoRaWAN 還支持公共、私有和混合模型，為企業(yè)部署網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的方式提供極大的靈活性。

LoRa 聯(lián)盟的 500 多個成員密切合作以推進開放的全球協(xié)議，與 3GPP 引入新協(xié)議和棄用舊協(xié)議的五年周期相比，該協(xié)議旨在支持該領(lǐng)域 20 多年的使用。國際電信聯(lián)盟 (ITU) 最近批準將 LoRaWAN 列為 LPWAN 的全球標準，進一步鞏固了 LoRaWAN 作為可靠、開放標準的地位。

游戲終局

先行者正在為物聯(lián)網(wǎng)分析對 2025 年 10 億個 LoRaWAN 設(shè)備的最新預(yù)測鋪平道路。他們得到了蜂窩市場仍然缺乏的創(chuàng)新部署模型和合作伙伴關(guān)系的支持。隨著 LoRaWAN 被用于使用傳感器來檢測物理世界，這些傳感器可以使用十多年，并在需要時通過空中更新，客戶可以自由探索無限的用例，并開始從他們的數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生的洞察力中受益。大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的潛力終于被釋放出來。