无线通信技能已高速发展20多年，在完成了人与人之间的连接后，物联网为无线家当供应了持续发展的动力。由于LPWAN（低功耗广域物联网）技能相对难度不高，各种技能陆续推出，举目遥望，可谓是山头林立、各处插旗。
较受关注的是采取授权频谱的NB-IoT和LTE-M，紧张由3GPP主导的运营商和电信设备商投入；以及采取非授权频谱的LoRaWAN、Sigfox、Weightless、HaLow、RPMA(Random Phase Multiple Access)等技能，其大部分投入为非电信领域。
LPWAN，Low-Power Wide-Area Network，捉住两个关键词：低功耗和广域覆盖，大略的说，便是在特省电的情形下，实现长间隔通信的无线技能。
这种技能的共同点便是，远间隔通信能力可支持大规模物联网支配，低功耗可避免常常改换电池，降落掩护本钱。
LPWAN最范例的运用便是聪慧城市，城市路灯、智能电表、下水道水位探测、智能交通等等，远间隔无线通信可避免铺设有线管道，低功耗可担保几年不用改换电池，省事省本钱，这对付规模浩大的聪慧城市培植切实其实是不二选择。
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。
只管来得稍晚，却备受瞩目。3GPP主导，几大电信设备商支持，环球300多家运营商的已完玉成球90%覆盖的移动网络，无以伦比的生态系统让其他LPWAN技能直呼狼来了。
•支持现网升级，可在最短韶光内抢占市场。
•运营商级的安全和质量担保。
•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、移动性和做事连续性、新的功率等级、降落功耗与时延等等，让NB-IoT技能更具竞争上风。
由于NB-IoT采取授权频谱，可避免无线滋扰，且具备运营商级的安全和质量担保，以是，与其他LPWAN技能比起来，彷佛更高逼格。
但是，这是有代价的，如果算上频谱拍卖价格，NB-IoT的支配本钱实在是高于一些其他的LPWAN技能的。根据一份NB-IoT vs LoRa Technology研报，NB-IoT的支配本钱高于LoRa（如下图）。
这就像寄快递一样，一些小快递公司价格便宜，但是不能保障速率，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。以是，对一些对可靠性、包括时延性哀求较高的运用处景，NB-IoT不可替代。
NB-IoT自R13标准冻结后，正以惊人的速率盘踞市场，据不完备统计，中国、德国、西班牙、荷兰等国家已经宣告操持商用NB-IoT。
•中国电信操持于2017年6月商用第一张全覆盖的NB-IoT网络。
•德国电信操持于2017年第二季度商用NB-IoT网络，采取LTE 800MHz和900MHz频段，首先运用于智能电表、智能停车和资产追踪管理等。
•荷兰操持于2017年前完成国家级的NB-IoT网络培植。
•在西班牙，Vodafone首先在巴伦西亚和马德里支配了NB-IoT，并在3月尾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也在迅速蔓延扩展。
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) 联合宣告支持LTE-M环球支配。
•KPN已经在荷兰完成了LTE-M测试，采取的是爱立信和高通设备。
•AT&T早在2016年就于旧金山支配了LTE-M网络试点项目，2017年2月，宣告操持于2017年第二季度完成美国首个国家级的LTE-M网络支配。
•这还了得，友商Verizon一万个不服。就在几天前，2017年3月31日，Verizon宣告将在美国首个推出全国范围的LTE-M网络，并表示正在加速培植，言外之意便是，甭管你AT&T啥时建成，劳资便是要比你快一步。
3GPP在R13版本涌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能：
一眼便知，NB-IoT在频谱上更具灵巧性，可支持三种支配办法。LTE-M的速率更高。
但是，这不足，物联网的关键是性能、本钱和功耗，以是我们下面从这三个方面来比拟。
1）性能
由于NB-IoT的比特率较小，因此链接预算更好，以是，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回嘴。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更具上风。但是，根据喷鼻香农定理，当信噪比（SNR）很低，噪音是白噪音的情形下，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同等，
•不才行方向，CAT-M1的覆盖范围是NB-IoT的6倍（~8dB），由于Cat-M1从节点（eNB）发出的旗子暗记带宽是NB-IoT的6倍。
事实上，如果我们仔细的去看3GPP标准里面用来打算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，这样的比较是不公正的，如下表：
如果我们利用相同的假设条件（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。
2）本钱
模块本钱上，NB-IoT比LTE-M低毋庸置疑。LTE-M的带宽为1.4MHz，NB-IoT处理带宽为200KHz，基带部分尺寸更小，而且200K带宽的射频前端和数字处理都比1.4MHz的LTE资源块大略得多。其余，NB-IoT波形更大略，而LTE-M处理OFDM要更繁芜。
3）功耗
由于物联网设备大多数韶光在“睡觉”，以是比较功耗紧张看设备激活状态下的功耗。常日认为，由于NB-IoT速率更低，处理波形更大略，以是功耗更低。不过，我又看到另一种阐明，说是由于LTE-M比NB-IoT吞吐率更高，那么，如果吸收的数据量相等，则LTE-M比NB-IoT花的韶光更少，这意味着更省电。
&%&&%￥#￥…. 真是受不了技能宅啊！
！
！
！
总之，如果非要分个国界的话，美国两大运营商支持LTE-M，中国和欧洲更支持NB-IoT。当然，关键还是运营商根据自己的实际情形来支配，最利于自己才是关键。
2 Sigfox，抢地盘抢地盘
2017年，在NB-IoT还未站稳脚跟之时，Sigfox正在猖獗的抢地盘，企图在最短的韶光里拉开间隔。
这也随意马虎理解，Sigfox、LoRaWAN、RPMA这些技能的成熟度本来就领先NB-IoT一两年，事实上，2017年人家已经率先踏上商业化之路，此时不加速，等待何时？
来自法国的Sigfox心里很清楚，与NB-IoT竞争的最大弱势之一便是网络覆盖，毕竟NB-IoT是现成的网络，支配很快，而Sigfox须要新建基站。以是，现阶段他们的目标便是建网络，猖獗的建网络。
据统计，截止2017年1月，Sigfox网络已覆盖29个国家和地区、170万平方公里、4.7亿人口，并操持在2018年把网络扩展到60个国家。
其余，Sigfox只管没有NB-IoT引入瞩目，但其在生态支配上不容忽略。Sigfox采取免费专利授权策略，吸引了许多伙伴加入生态系统。目前Sigfox已有71个设备制造商、49个物联网平台供应商、8家芯片厂家、15家模块厂家、30家软件和设计做事商等伙伴。个中，芯片供应商包括德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、芯科(Silicon Labs)、安森美(On-Semi)、恩智浦(NXP)、Ethertronics、Microchip与云创通讯(M2Comm)等。
Sigfox事情在868MHz和902MHz的ISM频段，花费很窄的带宽或功耗，且Sigfox的传输速率最低，仅为100bits/s，最长是12个字节，一个节点每天最多传送数量为140条。在传送12字节的时候，封包大小仅为26字节。因此，由于窄带宽和短特点，加之其162dB的链路预算，Sigfox在远间隔传输上上风也较突出。
▲Sigfox上行12字节，下行8字节；每天最多发送140条；只需在电脑上就可利用Sigfox Could云平台连接到物联网设备
▲在传送12字节情形下，Sigfox封原谅量仅为26字节，比其他通信协议小
其余，Sigfox这货还有个特点，它不须要传输信令，终端只要在频率上利用SigFox Radio Protocol发射旗子暗记，基站会自行吸收信息，因而省去了信令负荷，降落了总的传输数据量，可进一步降落功耗。
▲Sigfox协议还不需传输信令旗子暗记，能省下更多流量
不过，有优点也有缺点。Sigfox速率低、覆盖广，但每天上传数据有限，不适宜数据传送频率较高的运用。以是，这里有个形象的比喻，如果长度为120字节的LPWAN技能是小汽车，那么Sigfox便是摩托车。
▲Sigfox的传输办法就像是用摩托车来运送小量货色
当然，这样的好处是，可以增加连接数量…
3 LoRa，浩浩荡荡的大军
LoRa的名字源于Long Range的缩写，它的梦想便是长间隔，如果一个网关或基站可覆盖全体全体城市那就再美不过了。
在LoRa组网中，所有终端会先连接网关，网关之间通过网络互连到网络做事器，在这种架构下，纵然2个终端位于不同区域、连接不同的网关，也能相互传送数据，进一步扩展数据传输的范围。
▲LoRa组网构造图
目前大多数的网络采取网状拓朴，然而在这种网络拓扑下，每每通过节点作为中继传输，路由迂回，增加了整体网络的繁芜性和耗电量。
LoRa独辟路子，采取星状拓朴，让所有节点直接连接到网关，网关再连接至网络做事器整合，若须要与其他终端节点沟通，也是经由网关传输。如此一来，只管终端节点必须指定位置安装，但网关安装选点灵巧，可以就近有线网络或有电源的地方选点，不必担心网关的耗电问题。进而，终端节点可以将一些耗电较高的事情交给网关来处理，以提高终真个续航能力。
LoRa支持双向传输，传输办法分为3种不同的等级：Class A，Class B和Class C。
Class A最省电，终端设备平常会关闭数据传输功能，在终端上传数据后，会短暂实行2次吸收动作，然后又再次关闭传输。这种办法虽然能够大幅度省电，但是无法及时从网络做事器遥控或传送数据，会有较长的延迟。
Class B耗电量较大，能够在设定的韶光定期开启下载功能、吸收数据，这样能降落传输延迟。
Class C则会在上传数据以外的韶光，持续开启下载功能，虽然能够大Institute, ETSI)达成互助协议，该技能未来可能会仿效Wi-Fi，建立统一的标准和认证体系，将技能和产品标准化、家当化。根据Weightless SIG的目标，一个Weightless连接终端本钱希望在2美元以内，一个Weightless基站的材料本钱低于3000美元。
幅降落延迟，但也会进一步耗电。由IBM和思科领衔的LoRa大军同样声势浩大。LoRa同盟以17个资助会员为主，包括了韩国SK Telecom和法国Orange等运营商加入。以SK电信为例，早在2016年就宣告商用第一个国家级的基于LoRa的物联网网络。
▲SK电信端到真个LoRa网络构架图
LoRa早在2016年就表示，已有17个国家宣告建网操持，超过120个城市已有运行网络。LoRa同盟会员超过400个，家当链完全，被称为是除了NB-IoT之外，最吸引电信营运商的LPWAN技能。LoRa只管传输间隔不如Sigfox，也能担保几公里范围覆盖，且频带较宽，培植本钱和难度不高，尤实在用于工业区内网络各种温度、水、气体和生产数据等各种数据。当然，如果与NB-IoT或LTE-M这样的成丰年夜网结合，大范围地将分布于各地的工业区连接起来，并传送的云端进行数据剖析，意义非同凡响。
4 RPMA，LPWAN界的一匹黑马
RPMA来得有点特殊，其他LPWAN多采取1GHz以下频段，由美国Ingenu主导的PRMA采取的2.4GHz频段，这一技能被一些人称为LPWAN界的一匹黑马。
RPMA覆盖能力强，听说覆盖全体美国仅须要619个基站，而LoRa覆盖全美则须要10830个基站。RPMA的容量也够大，以美国为例，如果设备每小时传送100字节的信息，采取RPMA技能可接入249232个设备，而采取LoRa技能和Sigfox技能则分别只能接入2673个设备和9706个设备。
为迅速盘踞低LPWAN市场，Ingenu表示，该公司已经在环球超过45个国家和地区支配了2.4GHz的RPMA，听说2016年底在美国30个城市建立600个基站塔，覆盖七成的美国国土。
Ingenu也在积极与芯片、模块和系统供应商建立伙伴关系，扩大生态系统，推进市场运用。
5 Weightless，看似很沉着
Weightless有三个不同的架构：Weightless-N、Weightless-P和Weightless-W。Weightless-N单向通信，是低本钱的版本；Weightless-P是双向通信；如果当地TV空缺频段可用，可选择Weightless-W。
Weightless与欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Weightless-P利用GMSK和offset-QPSK调制供应最佳的功率放大器效率。offset-QPSK调制本身具有滋扰免疫和利用扩频技能，可提高网络连接质量。17dBm的低传送功耗，终端可以用纽扣电池供电。自适应数据速率还许可节点用最小的发送功率建立一个新的旗子暗记通道到基站，因此可以延长电池寿命。在待机模式下，Weightless-P的功耗小于100uW。
6 HaLow，让WiFi走出室内的梦想EE还操持采取电视白频道频段54～790MHz的802.11af技能，期待能供应更低功耗与更长传输间隔。
WiFi在室内取得了巨大成功，一贯想走向室外。物联网来了，是时候再搏一搏了。2016年9月，由IEEE主导的802.11ah标准，Draft 9.0版本完成。12月，完成标准委员会核定程序，估量2018年可以商业化，命名为HaLow，采取非授权的900MHz频段，传输间隔达1公里，传输速率150kbps～347Mbps。
IE不过，从HaLow的规范看来，传输间隔与动辄数十公里的其他LPWAN技能相较还有一段差距，虽然可以通过多点中继的办法延伸到数公里，但由于起步韶光较晚，家当链势微。好处是WiFi网络培植不困难，只需通过设备升级即可。
目前也只能定位为NB-IoT的补充，真正实现网络广域连接，还得靠NB-IoT来帮忙。
十面埋伏，琵琶声起，杀机四伏，物联网的对决已拉开序幕…
