按照業(yè)界共識，根據(jù)應用場景不同，物聯(lián)網(wǎng)的需求可以分為高速、中檔、低功率廣覆蓋三層，NB-IoT所在的層級具備覆蓋 90%業(yè)務場景的能力。
高通產(chǎn)品市場高級總監(jiān)沈磊曾對此作出簡明總結：
“蜂窩網(wǎng)絡技術的發(fā)展極為迅速，目前已經(jīng)發(fā)展出載波聚合的4G+階段，同時5G的研發(fā)和商用也指日可待。但是這些網(wǎng)絡通訊協(xié)議，通通不適合物聯(lián)網(wǎng)，這并不是它們達不到物聯(lián)網(wǎng)的需求，而是它們對物聯(lián)網(wǎng)來說，明顯的性能過剩了。它們是專門針對人與人之間通訊、針對手機使用所設計的，具有很高的可靠性。物與物之間的通訊，則選不需要這么復雜。”
LPWAN（Low Power WideArea Network）：低功耗廣域網(wǎng)絡，就是專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應用而設計。正如短距離無線網(wǎng)絡包含WIFI、藍牙、ZigBee等多種技術，LPWA也包含多種技術，如LoRa、Sigfox、NB-IoT、eMTC等。
目前 LPWAN 技術可被分為授權頻段的廣域網(wǎng)技術及非授權頻段的廣域網(wǎng)技術兩類，不同的 LPWAN 技術在接入網(wǎng)絡、部署方式、 技術特點、功耗性能及服務模式上都有所差異。
授權頻段的廣域網(wǎng)技術包括核心標準協(xié)議被 3GPP 通過的 NB-IOT 以及由 LTE 技術演進而來的 eMTC。非授權頻段廣域網(wǎng)技術包括 Sigfox、 LoRa等。 那么他們到底有哪些不一樣呢？下面為大家一一介紹。
LoRa
LoRa技術核心專利是由美國Semtech公司于2012年3月從法國Cycleo公司購買，Semtech公司作為最大的芯片供應商，是全球LoRa產(chǎn)業(yè)的主要推動者。
Semtech 芯片
2015年3月，Semtech牽頭成立了一個開放的、非盈利的組織——LoRa聯(lián)盟，發(fā)起成員還有法國Actility，中國AUGTEK和荷蘭皇家電信等企業(yè)。不到一年時間，就發(fā)展成員公司150余家，其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級產(chǎn)商。
產(chǎn)業(yè)鏈（終端硬件產(chǎn)商、芯片產(chǎn)商、模塊網(wǎng)關產(chǎn)商、軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡運營商）中的每一環(huán)均有大量的企業(yè)，這種技術的開放性，競爭與合作的充分性都促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。
LoRa 采用線性擴頻調制技術，其通信距離可達 15km 以上，空曠地方甚至更遠。相比其他廣域低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術（如 Sigfox）， LoRa 終端節(jié)點在相同的發(fā)射功率下可通信的距離會更遠。
從接入網(wǎng)絡上看，LoRa 系統(tǒng)為非授權頻段技術，主要工作在 1GHz 以下免許可頻段，在歐洲常用頻段為 433MHz 和 868MHz，在美國常用頻段為 915MHz。LoRa 上下行數(shù)據(jù)工作在同一頻段，因此數(shù)據(jù)的上傳和下傳不能同時工作。目前國內單芯片支持的 LoRa 系統(tǒng)帶寬為2Mbit/s。
技術上，LoRa 采用星型網(wǎng)絡架構，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構相比，它是具有最低延遲、最簡單的網(wǎng)絡結構?；?LoRa 的擴頻芯片，可以實現(xiàn)節(jié)點與集中器直接組網(wǎng)連接，構成星形。對于遠距離的節(jié)點，可使用網(wǎng)關設備進行中繼組網(wǎng)連接。
LoRa網(wǎng)絡架構
功耗和性能方面，LoRa 終端接收電流僅 10mA，睡眠電流 200nA，電池壽命可達 10 年。LoRa 還有網(wǎng)絡層和應用層及設備的多重加密方式。 LoRa 基于測量多點對一點的空中傳輸時間差試點定位，使得在 10km 的范圍內終端的定位精度可達 5m。
從成本和市場推廣上看，LoRa 終端通信模塊成本約 5 美元，適用于具備功耗低、距離遠、容量大以及可定位跟蹤等特點的物聯(lián)網(wǎng)應用。目前 LoRa 網(wǎng)絡已經(jīng)在全球多地進行試點或部署。
據(jù)統(tǒng)計，全球有 16 個國家正在部署 LoRa 網(wǎng)絡，56 個國家開始進行試點，如美國、法國、德國、澳大利亞、印度等。荷蘭 KPN 電信、韓國 SK 電信在 2016 年上半年部署了覆蓋全國的 LoRa 網(wǎng)絡，并提供基于 LoRa 的物聯(lián)網(wǎng)服務。
LoRa技術在國外發(fā)展如火如荼。不過就國內來看，LoRa的應用似乎并不多，目前可看到的公開應用是國內AUGTEK公司，在京杭大運河完成了 284 個 LoRa 基站的建設，覆蓋了 1300km 的流域。長遠來看，部分企業(yè)出于數(shù)據(jù)安全等考量，可能會部署獨立于運營商網(wǎng)絡的私有物聯(lián)網(wǎng)，LoRa 屆時將有更多用武之地。
國內從事LoRa模塊和方案開發(fā)的廠商也有不少，有洲斯物聯(lián)、思創(chuàng)匯連、普天通達、八月科技、NPLink、門思科技、利爾達、通感微電子、上海雍敏、武漢拓寶、博大光通、唯傳科技、三凡信息等公司。
SigFox
Sigfox 是一家法國窄帶物聯(lián)網(wǎng)公司，成立于 2009 年。該公司坐落于法國的西南部圖盧茲的郊區(qū)，被稱為“物聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)”的 Labège，是法國的科技創(chuàng)業(yè)中心。
SigFox公司不僅是標準的制定者，同時也是網(wǎng)絡運營者和云平臺提供商，目標是與合作伙伴使用旗下的 Sigfox 技術建造一個覆蓋全球的IoT網(wǎng)絡，獨立于現(xiàn)有電信運營商的移動蜂窩網(wǎng)絡。
芯片商、方案商、網(wǎng)絡運營商組成的SigFox生態(tài)系統(tǒng)
從接入網(wǎng)絡上看， Sigfox 技術工作在 1GHz 以下的免許可 ISM 射頻頻段， 頻率根據(jù)國家法規(guī)有所不同， 在歐洲廣泛使用 868MHz，在美國則使用 915MHz，每個載波占用 100Hz。 Sigfox 有雙向通信功能，通信往往是從終端到基站向上傳送比較容易，但從基站回到終端其性能是受限制的，這是因為終端上的接收靈敏度不如基站。
從技術上看，SigFox具有成本低、功耗低的特點。
1）成本低
談到成本問題，必須考慮 Sigfox 所采用的 UNB 技術，該技術每秒只能處理 10 到 1000 比特的數(shù)據(jù)，能支持成千上萬的連接。基于該技術的網(wǎng)絡，不僅成本遠低于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡，而且其網(wǎng)絡所占用的 900MHz 無線頻段在美國不需要授權。當電信運營商更希望通過部署短波技術以最大限度地提高攜帶數(shù)據(jù)的時候，SigFox 公司反其道而行，其所使用的是波段是最長波。
2）功耗低
Sigfox 網(wǎng)絡設備消耗僅 50 微瓦到 100 微瓦的功率。相比較而言， 移動電話通信則需要約 5000 微瓦。這就意味著，接入 Sigfox 網(wǎng)絡的 設備每條消息最大的長度大約為 12 字節(jié)，并且每天每個設備所能發(fā) 送的消息不能超過 140 條。再說說覆蓋范圍，該公司希望他們的網(wǎng)絡 可以覆蓋至 1000 公里并且每個基站能夠處理一百萬個對象。
從成本和市場推廣上看， Sigfox 使用的通信芯片成本低于 1 美元， 每個基站可以連接 100 萬個終端。據(jù)估算，僅需建設 1 萬個基站其網(wǎng)絡就可以覆蓋整個美國，建成覆蓋全球的物聯(lián)網(wǎng)僅需數(shù)百億歐元。
Sigfox ceo
Sigfox商業(yè)模式采取了自上到下的方式。公司擁有全部的技術，從后臺數(shù)據(jù)和云服務到終端軟件。但Sigfox對終端市場基本上是開放的。Sigfox不做芯片而是交給了半導體公司，如 ST、Atmel、TI等。SIGFOX通過銷售技術棧專利費來賺錢。
換句話說，Sigfox不從硬件中賺錢，而是將軟件/網(wǎng)絡作為一種服務來銷售。2016年底，Sigfox 已完成1.6億美元E輪融資，成為近幾年融資金額最高、影響力最廣的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)企業(yè)之一。
目前，Sigfox 在 29 個國家建有應用網(wǎng)絡，主要為歐洲國家，如：西班牙、法國、俄羅斯、英國、荷蘭、德國等，覆蓋 170 萬平方公里。在中國還沒有部署。
NB-IoT
2014年，華為先提出了窄帶技術NB M2M，先后與高通、愛立信等公司的方案融合，演進成了NB-IoT。2016 年 6 月， NB-IoT 核心協(xié)議標準在 3GPP 獲得通過。
Sigfox 和 LoRa 屬于私有技術，應用時需要單獨組建網(wǎng)絡，而且使用的頻譜沒有授權，在安全性上也可能存在缺陷。NB-IoT是3GPP推出的標準技術，經(jīng)過多次討論、已成為了目前被全球廣泛接受的全新窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術標準，可謂是技術演進和市場競爭的綜合產(chǎn)物。
從接入網(wǎng)絡上看，由于 NB-IoT 是在 LTE 基礎上發(fā)展起來的， 其主要采用了 LTE 的相關技術，并針對自身特點做了相應的修改。 當 NB-IoT 與 LTE 并存部署時，下行鏈路上 NB-IoT 和 LTE 可以 做到互不影響。
從技術特點上看，NB-IoT 的部署方式較為快捷、靈活，支持 3 種部署場景。此外， NB-IoT 也可以部署在 2G/3G 網(wǎng)絡。NB-IoT 單扇區(qū)支持 5 萬個連接，比現(xiàn)有網(wǎng)絡連接數(shù)高 50 倍，目前全球有約 500 萬個物理站點，假設全球有約 500 萬個物理站點，所有站點全部部署 NB-IoT，每站點三扇區(qū)共計可接入終端數(shù)將達 4500 億個。
從功耗和性能上看，
基站覆蓋范圍廣，終端以低于 2G 的功率即可接入網(wǎng)絡；
維持網(wǎng)絡接入的開銷減少；
終端工作在低功耗模式下，如采用節(jié)能模式可使得 99%的時間里功耗只需 15 微瓦；
芯片采用低功耗。對于戶外應用的位置跟蹤（老人、動物、非機動車）的應用，電池可以使 用 2-5 年。對于資產(chǎn)定位，如農(nóng)林、環(huán)境、能耗數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，電 池可以使用 5-10 年。和 2G 相比， NB-IoT 能實現(xiàn)多達 20dB 以上的增益，使得 NB-IoT 網(wǎng)絡能夠覆蓋更廣、更深，并有能力覆蓋到地下停車場、地下管網(wǎng)。
從成本和市場推廣上看， 因為 NB-IoT 可直接部署于 2G/3G/4G 網(wǎng)絡，現(xiàn)有無線網(wǎng)絡基站的射頻與天線可以復用。對于小流量、時延不敏感的應用場景，NB-IoT 單個扇區(qū)可以支持 5-10 萬個終端的接入，較現(xiàn)有 2G/3G/4G 蜂高出 50-100 倍以上。因此， 運營商只需要很低的建設成本，就可以快速形成 NB-IoT 的承載能力。 目前 NB-IoT 芯片的成本在 5 美元左右，未來有望降低成本至 1 美元左右。
目前，NB-IoT已被沃達豐、中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等大運營商采納，并被華為、愛立信、高通、英特爾等產(chǎn)業(yè)鏈上游廠商追捧。 NB-IoT 陣營得到全球主流電信運營商、設備商和芯片廠商的支持。
全球運營商及主設備商在積極布局NB-IOT
在國外，沃達豐已于 2016 年 9 月 9 日宣布在在西班牙馬德里成功完成首個基于現(xiàn)有網(wǎng)絡的標準化 NB-IoT 商用網(wǎng)絡試驗，并計劃在 2017 年正式商用部署。在國內，中國電信計劃在 2017 年上半年部署基于 800MHz 的 NB-IoT 網(wǎng)絡，并實現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋；
中國聯(lián)通于 2015 年 7 月在上海建成并開放全球第一個 4.5G NB-IoT 新技術示范點， 2016 年全年已在在國內 7 個城市啟動基于 900MHz、1800MHz 的 NB-IoT 外場規(guī)模組網(wǎng)試驗， 2017 年開始推進國內重點城市的 NB-IoT 商業(yè)部署。
eMTC
3GPP一直將物聯(lián)網(wǎng)作為LTE的重要演進方向。在R12/R13中，3GPP多次針對物聯(lián)網(wǎng)做進一步優(yōu)化。2016年3月，3GPP正式宣布eMTC相關內容已經(jīng)在R13中被接納，標準已正式發(fā)布。
eMTC 是 3GPP 在不改變 LTE 自身技術體制基礎上，通過適當改造，實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)的支持， 核心標志是推出 CatM 類別的終端。未來會根據(jù)技術、應用場景等發(fā)展隨著 LTE 協(xié)議共同演進。
NB-IoT、eMTC同屬3GPP標準內的LWPA技術。兩者有很多相似之處，真可謂是3GPP組織下的一對雙胞胎。兩者的技術特點與功耗性能方面也接近。
NB-IoT與eMTC對比
eMTC
NB-IoT
帶寬
1.4Mbps
200Kbps
峰值數(shù)率
DL：1Mbps UL：1Mbps
DL：20Kbps UL：60Kbps
雙工模式
半雙工FDD/TDD
半雙工 FDD
移動性
有限移動性到全移動性
無移動性
VoLTE
支持
不支持
部署方式
LTE帶內部署
帶內部署、保護帶部署、獨立部署
容量
數(shù)萬
5萬/cell
增益（相對GSM）
15dB
20dB
電池壽命
5-10年
5-10年
固件升級能力
有
無
兩者主要差異在于：
NB-IoT正如其窄帶物聯(lián)網(wǎng)的名字一般，它基本上是把LTE的能力壓縮到極致了，它追求的是最低的成本，最長的續(xù)航時間，沒有移動性、數(shù)據(jù)速率非常低，它比較適合對成本很敏感但是終端數(shù)量級大，同時單個能力要求比較弱的應用，比如各種表計類，每個月上傳一下數(shù)據(jù)就行，運營商調整資費需要接收的數(shù)據(jù)也很低。
eMTC則具有移動性，它的傳輸速率比較，并支持語音通訊，它對LTE的能力保留相對比較多，適合做一些需求比較強的，比如說樓宇安防、穿戴設備等。
在中國，NB-IoT 的風頭完全蓋過了 eMTC，但在美國卻是另一番景象，AT&T、Verizon 兩家巨頭都在力推 eMTC。
MWC2017上，9大運營商聯(lián)合宣布支持eMTC
2017 年 3 月底，Verizon 在美國本土推出了第一個全國性的商用 LTE Cat-M1 網(wǎng)絡，覆蓋面積達到 240 萬平方公里。Verizon 借此也狠狠夸了自己在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方面的領先地位。
實際上，美國另一家運營商巨頭 AT&T 的步伐也不慢。2016年 10 月在舊金山建立了 LTE-M 物聯(lián)網(wǎng)的首個站點，之后在俄亥俄州建立了第二個站點。按照 AT&T 之前的計劃，其 LTE-M 網(wǎng)絡將在 2017 年底覆蓋美國，不過現(xiàn)在 AT&T 決定將時間表提前到今年年中。
在完成美國全國性覆蓋后，AT&T 還計劃今年底將 LTE-M 網(wǎng)絡覆蓋墨西哥。熱衷于“買買買”的 AT&T 在 2014 年、2015 年先后收購 了墨西哥兩家主流運營商 Iusacell 和 Nextel Mexico，由此成為墨西哥電信市場上的一股重要力量。
Verizon 推出的是采用 LTE CAT-M1 技術的物聯(lián)網(wǎng)，AT&T 則樂意稱自己試點的是 LTE-M 網(wǎng)絡，其實這是一回事，就像西紅柿也能稱為番茄一樣，也許 AT&T 覺得 LTE-M 這個名字更時尚一些。
也許，正是看到 eMTC 產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)點，特別是能夠利用運營商現(xiàn)有的網(wǎng)絡、無需新建網(wǎng)絡，所以美國這兩家主流運營商都選擇了相同的道路。而且 eMTC 支持 VoLTE 功能，可以適用于有聲音的場景， 比如說語音報警。但在其他一些領域，比如說煙霧報警器、智能電表、 工業(yè)監(jiān)視器等低帶寬應用，NB-IoT占有優(yōu)勢。
結語
2017 年，被稱為 NB-IoT商用元年。
國內三大運營商與設備制造商的強強聯(lián)手促使 NB-IoT 產(chǎn)業(yè)鏈日漸完善，推動下游細分應用頻頻落地，尤其是華為已經(jīng)具備了 NB-IoT 芯片的量產(chǎn)能力，預測到年底將在全球范圍內支持 30 張 NB-IoT 商用網(wǎng)絡，加速促NB-IoT 技術在智能表計、共享單車、智慧家庭、水污染監(jiān)測以及車聯(lián)網(wǎng)等領域的規(guī)?；逃?。
摩拜NB-IoT單車亮相3GPP會議
隨著終端設備的快速的、大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng) “更透徹的感知”和“更全面的互聯(lián)”已穩(wěn)步實現(xiàn)，“更深入的智能”成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重中之重。
物聯(lián)網(wǎng)價值的實現(xiàn)逐漸從連接事物過渡到讓人和機器更加協(xié)調，推動人類和計算機的無縫互動，再到從海量數(shù)據(jù)中獲益，進而影響商業(yè)決策，打造萬物互聯(lián)的世界。
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