一、引言

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要考慮許多因素，例如節(jié)點(diǎn)成本，網(wǎng)絡(luò)成本，電池壽命，數(shù)據(jù)傳輸速率(吞吐率)，延遲，移動性，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以及部署類型等?？梢哉f沒有一種技術(shù)可以滿足IoT所有的需求。NB-IoT和LoRa兩種技術(shù)具有不同的技術(shù)和商業(yè)特性，所以在應(yīng)用場景方面會有不同。這里會針對二者的區(qū)別進(jìn)行闡述，并且對各自適合的應(yīng)用場景進(jìn)行說明。

二、頻段，服務(wù)質(zhì)量和成本

LoRa工作在1GHz以下的非授權(quán)頻段，故在應(yīng)用時不需要額外付費(fèi)。NB-IoT和蜂窩通信使用1GHz以下的授權(quán)頻段。處于500MHz和1GHz之間的頻段對于遠(yuǎn)距離通信是最優(yōu)的選擇，因為天線的實際尺寸和效率是具有相當(dāng)優(yōu)勢的。

LoRaWAN使用免費(fèi)的非授權(quán)頻段，并且是異步通信協(xié)議，對于電池供電和低成本是最佳的選擇。LoRa 和LoRaWAN 協(xié)議，在處理干擾、網(wǎng)絡(luò)重疊、可伸縮性等方面具有獨(dú)特的特性，但卻不能提供像蜂窩協(xié)議一樣的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。據(jù)悉授權(quán)的Sub-GHz頻段的競拍，每MHz價格超過5億美金。蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT出于對服務(wù)質(zhì)量(QoS)的考慮，并不能提供類似LoRa一樣的電池壽命。由于QoS和高昂的頻段使用費(fèi)，需要確保QoS的應(yīng)用場景推薦使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT，而低成本和大量連接是首選項的話LoRa是不錯的選擇，如下圖。

三、電池壽命和下行延遲

蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的理念是最優(yōu)的頻段利用率，相應(yīng)的就犧牲了節(jié)點(diǎn)成本和電池壽命。相反，LoRaWAN節(jié)點(diǎn)是為了低成本和長電池壽命而生，在頻段利用率方面有一定的欠缺。

關(guān)于電池壽命方面有兩個重要的因素需要考慮，節(jié)點(diǎn)的電流消耗(峰值電流和平均電流)以及協(xié)議內(nèi)容。LoRaWAN是一種異步的基于ALOHA的協(xié)議，也就是說節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)具體應(yīng)用場景需求進(jìn)行或長或短的睡眠，而蜂窩等同步協(xié)議的節(jié)點(diǎn)必須定期地聯(lián)網(wǎng)。例如，現(xiàn)在市面上的手機(jī)工作時每1.5s必須與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。在NB-IoT中，這種同步變少但是仍然在定期進(jìn)行，這樣就額外的消耗了電池的電量。

在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中調(diào)制是充分利用頻段的有效手段，但是從節(jié)點(diǎn)的角度這并不是有效的。蜂窩的調(diào)制(OFDM或者FDMA)需要一個線性的發(fā)射器來產(chǎn)生調(diào)制信號，而一個線性的發(fā)射器需要的峰值電流比非線性調(diào)制多幾個數(shù)量級，越高的峰值電流會消耗電池更多的電量。

但同步的通信協(xié)議在較短的下行延遲方面具有優(yōu)勢，同時NB-IoT可以為需要大量數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用提供快速的數(shù)據(jù)傳輸速率。而LoRaWAN的Class B 通過定期地(編程實現(xiàn))喚醒終端以收取下行消息而縮短了下行通信的延遲。

所以對于需要頻繁通信、較短的延遲或者較大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用來說NB-IoT或許是更好的選擇，而對于需要較低的成本、較高的電池壽命和通信并不頻繁的場景來說LoRa更好。

四、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和部署時間表

節(jié)點(diǎn)工作的本質(zhì)需求是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，對于NB-IoT來說一個明顯的優(yōu)勢是可以通過升級現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來提供網(wǎng)絡(luò)部署，但是這種升級僅限于某些特定的4G/LTE基站，并且花費(fèi)較高。并且這種升級僅適于已經(jīng)具有4G/LTE覆蓋的城區(qū)，對于偏遠(yuǎn)或者郊區(qū)等沒有4G覆蓋的來說并不合適。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在16年6月公布，預(yù)計模塊將于17年上半年量產(chǎn)發(fā)布。除網(wǎng)絡(luò)部署之外，相應(yīng)的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)鏈的建立還需要更長的時間和努力去探索，但是市場需求和機(jī)會是否會等待呢?

LoRa的整個產(chǎn)業(yè)鏈相對已經(jīng)較為成熟了，產(chǎn)品也處于“蓄勢待發(fā)”的狀態(tài)，同時全球很多國家正在進(jìn)行或者已經(jīng)完成了全國性的網(wǎng)絡(luò)部署。LoRa產(chǎn)業(yè)鏈一個突出優(yōu)點(diǎn)是每個環(huán)節(jié)的成員都掌握著自主性，一些大公司正在計劃創(chuàng)造一種混合型的商業(yè)模型來部署網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用。但NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈會受到頻段、運(yùn)營商等限制。

五、設(shè)備成本,網(wǎng)絡(luò)成本和混合模型

對終端節(jié)點(diǎn)來說，LoRaWAN協(xié)議比NB-IoT更簡單，更容易開發(fā)并且對于微處理器的適用和兼容性更好。NB-IoT的調(diào)制機(jī)制和協(xié)議比較復(fù)雜，這就需要更復(fù)雜的電路和更多的花費(fèi)，同時NB-IoT和3GPP一樣是要收稅的。現(xiàn)階段對于一部手機(jī)的稅費(fèi)大概是5美元，但這對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說顯得太昂貴了，而且如果貿(mào)然的降低稅費(fèi)會引起手機(jī)等移動通信市場的價格混亂。所以3GPP組織如何權(quán)衡IoT和移動通信兩方面稅費(fèi)問題也個大問題。

低成本、技術(shù)相對成熟的LoRa模塊已經(jīng)可以在市場上找到了，并且升級版還會接踵而至。LoRa聯(lián)盟沒有過多版權(quán)和稅費(fèi)的限制使得在LoRa產(chǎn)業(yè)鏈下模塊低于4美元是十分可觀的。現(xiàn)在市場上的LoRa模塊價格一般在7-10美元，但是隨著技術(shù)的成熟度提高4-5美元并不是大問題。而現(xiàn)在一個LTE模塊的價格卻很難低于20美元。

相對于傳統(tǒng)的只依靠“鐵塔”部網(wǎng)，對于IoT和LPWAN來說部署需要使用不同模型以降低支出和運(yùn)營成本。LoRaWAN部署花費(fèi)更少，因為可以利用傳統(tǒng)的信號塔、工業(yè)基站甚至是便攜式家庭網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行?，F(xiàn)階段一個塔式的基站價格大概是1000美元，工業(yè)基站價格低于500美元，而家庭式的網(wǎng)關(guān)只需要100美元左右。但是對于NB-IoT來說，升級現(xiàn)有的4G LTE基站的價格保守估計每個不少于15000美元。

六、應(yīng)用舉例

如之前提到的，沒有一種技術(shù)可以同時滿足IoT應(yīng)用的所有需求。下面將通過幾個具體的應(yīng)用實例來分析NB-IoT 和LoRa 各自適合的應(yīng)用場景。

A：智能電表

在智能電表領(lǐng)域相關(guān)的公司和部門需要高速率的數(shù)據(jù)傳輸、頻繁的通信和低延遲。由于電表是由電源供電的，所以并沒有超低功耗和長電池使用壽命的需求。并且還需要對線網(wǎng)進(jìn)行實時監(jiān)控以便發(fā)現(xiàn)隱患時及時處理。LoRaWAN的ClassC可以實現(xiàn)低延遲，但是對于高傳輸速率和頻繁通信的需求NB-IoT是更適合于智能電表的選擇。并且電表一般安裝在人口密集的地區(qū)的固定位置，所以對于運(yùn)營商部網(wǎng)也較為容易。

B：智慧農(nóng)業(yè)

對農(nóng)業(yè)來說，低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫濕度、二氧化碳、鹽堿度等傳感器的應(yīng)用對于農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量、減少水資源的消耗等有重要的意義，這些傳感器需要定期地上傳數(shù)據(jù)。LoRa十分適用于這樣的場景。而且很多偏遠(yuǎn)的農(nóng)場或者耕地并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更不用說4G/LTE了，所以NB-IoT并不如LoRa一樣適合于智慧農(nóng)業(yè)。

C：自動化制造

工廠機(jī)器的運(yùn)行需要實時的監(jiān)控，不僅可以保證生產(chǎn)效率而且通過遠(yuǎn)程監(jiān)控可以提高人工效率。在工廠的自動化制造和生產(chǎn)中，有許多不同類型的傳感器和設(shè)備。一些場景需要頻繁的通信并且確保良好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，這時NB-IoT是較為合適的選擇。而一些場景需要低成本的傳感器配以低功耗和長壽命的電池來追蹤設(shè)備、監(jiān)控狀態(tài)，這時LoRa便是合理的選擇。所以對于自動化生產(chǎn)制造的多樣性來說，NB-IoT 和LoRa都有用武之地。

D：智能建筑

對于建筑的改造，加入溫濕度、安全、有害氣體、水流監(jiān)測等傳感器并且定時的將監(jiān)測的信息上傳，方便了管理者的監(jiān)管同時更方便了用戶。通常來說這些傳感器的通信不需要特別頻繁或者保證特別好的服務(wù)質(zhì)量，同時便攜式的家庭式網(wǎng)關(guān)便可以滿足需要。所以該場景LoRa是比較合適的選擇。

E：零售終端(POS)

零售終端(POS)系統(tǒng)往往需要較頻繁和高質(zhì)量的通信，而且這些設(shè)備通常有專門供電的設(shè)備，所以對于較長的電池使用壽命沒有要求。同時對于通信的時效性和低延遲要求較高。所以出于以上考慮NB-IoT比較適合于本應(yīng)用。

F：物流追蹤

追蹤或者定位市場的一個重要的需求就是終端的電池使用壽命。物流追蹤可以作為混合型部署的實際案例。物流企業(yè)可以根據(jù)定位的需要在需要場所部網(wǎng)，可以是倉庫或者運(yùn)輸車輛上，這時便攜式的基站便派上了用場。LoRa可以提供這樣的部署方案，而對于NB-IoT來說追蹤范圍過大基站的鋪設(shè)是很大的問題。同時LoRa有一個特點(diǎn)，在高速移動時通信相對于NB-IoT更穩(wěn)定。出于以上的考慮，LoRa更適合于物流追蹤。

NB-IoT和LoRa

IoT領(lǐng)域并沒有一個沒有爭議的選擇，每一個應(yīng)用場景都有自己獨(dú)特的需求和考慮。本文闡述了NB-IoT和LoRa二者各自的特點(diǎn)和商業(yè)模式，相信二者在IoT市場上都將有一席之地。

物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對無線通信技術(shù)提出了更高的要求，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計的LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng))也快速興起。NB-IoT與LoRa是其中的典型代表，也是最有發(fā)展前景的兩個低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。

這兩種LPWAN技術(shù)都有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少等特點(diǎn)，都適合低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，都在積極擴(kuò)建自己的生態(tài)系統(tǒng)?？墒?，

這兩者之間到底有什么區(qū)別和不同?

有什么重疊或不同的應(yīng)用范圍?

兩者之間是你死我活的互相替代關(guān)系

還是你有我無的互補(bǔ)關(guān)系?

這也是筆者試圖弄清楚的問題，接下來我們將會陸續(xù)推出廣域物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)專題文章，介紹LoRa和NB-IoT和兩種技術(shù)、各自生態(tài)以及對兩者進(jìn)行對比。

LoRa：易于建設(shè)和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術(shù)

LoRa的誕生比NB-IoT要早些，2013年8月，Semtech公司向業(yè)界發(fā)布了一種新型的基于1GHz以下的超長距低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)(Long Range，簡稱LoRa)的芯片。其接受靈敏度達(dá)到了驚人的-148dbm，與業(yè)界其他先進(jìn)水平的sub-GHz芯片相比，最高的接收靈敏度改善了20db以上，這確保了網(wǎng)絡(luò)連接可靠性。

它使用線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，即保持了像FSK(頻移鍵控)調(diào)制相同的低功耗特性，又明顯地增加了通信距離，同時提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾，即不同擴(kuò)頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發(fā)送也不會相互干擾，因此在此基礎(chǔ)上研發(fā)的集中器/網(wǎng)關(guān)(Concentrator/Gateway)能夠并行接收并處理多個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，大大擴(kuò)展了系統(tǒng)容量。

圖1：LoRa技術(shù)特點(diǎn)

線性擴(kuò)頻已在軍事和空間通信領(lǐng)域使用了數(shù)十年，因為其可以實現(xiàn)長通信距離和干擾的魯棒性，而LoRa是第一個用于商業(yè)用途的低成本實現(xiàn)。隨著LoRa的引入，嵌入式無線通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。這一技術(shù)改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，提供一種簡單的能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量、低成本的通訊系統(tǒng)。

LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行(即非授權(quán)頻段)，包括433、868、915 MHz等。LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端(內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(guān)(或稱基站)、服務(wù)器和云四部分組成，應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。如圖2所示。

圖2：LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LoRa的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、大大的改善了接收的靈敏度，降低了功耗

高達(dá)157db的鏈路預(yù)算使其通信距離可達(dá)15公里(與環(huán)境有關(guān))。其接收電流僅10mA，睡眠電流200nA，這大大延遲了電池的使用壽命。

2、基于該技術(shù)的網(wǎng)關(guān)/集中器支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理，系統(tǒng)容量大。

如圖2所示，網(wǎng)關(guān)是節(jié)點(diǎn)與IP網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬次各節(jié)點(diǎn)之間的通信(假設(shè)每次發(fā)送10Bytes，網(wǎng)絡(luò)占用率10%)。如果把網(wǎng)關(guān)安裝在現(xiàn)有移動通信基站的位置，發(fā)射功率20dBm(100mW)，那么在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達(dá)10公里。

3、基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測距和定位。

LoRa對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間而非傳統(tǒng)的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication)，而定位則基于多點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))對一點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達(dá)5m(假設(shè)10km的范圍)。

這些關(guān)鍵特征使得LoRa技術(shù)非常適用于要求功耗低、距離遠(yuǎn)、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等等應(yīng)用和領(lǐng)域。

應(yīng)用：國外如火如荼，國內(nèi)略顯冷清

一種通訊技術(shù)要實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，除技術(shù)本身要有特定的優(yōu)勢外，還需要背后陣營強(qiáng)力支持，其中產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟就是一股強(qiáng)大的推動力量，LoRa也不例外。

2015年3月LoRa聯(lián)盟宣布成立，這是一個開放的、非盈利性組織，其目的在于將LoRa推向全球，實現(xiàn)LoRa技術(shù)的商用。該聯(lián)盟由Semtech牽頭，發(fā)起成員還有法國Actility，中國AUGTEK和荷蘭皇家電信KPN等企業(yè)，到目前為止，聯(lián)盟成員數(shù)量達(dá)330多家，其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級廠商。

LoRa的產(chǎn)業(yè)鏈中(包括終端硬件產(chǎn)商、芯片產(chǎn)商、模塊網(wǎng)關(guān)產(chǎn)商、軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商)的每一環(huán)均有大量的企業(yè)，構(gòu)成了LoRa的完整生態(tài)系統(tǒng)，促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。

圖3：LoRa產(chǎn)業(yè)鏈中的廠家

目前LoRa網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在世界多地進(jìn)行試點(diǎn)或部署。據(jù)LoRa聯(lián)盟年初的數(shù)據(jù)是有9個國家開始建網(wǎng)，56個國家開始進(jìn)行試點(diǎn);截至目前最新公布的數(shù)據(jù)，已經(jīng)有17個國家公開宣布建網(wǎng)計劃，120多個城市地區(qū)有正在運(yùn)行的LoRa網(wǎng)絡(luò)，如美國、法國、德國、澳大利亞、印度等等國家，荷蘭、瑞士、韓國等更是部署或計劃部署覆蓋全國的LoRa網(wǎng)絡(luò)。

圖4：法國電信運(yùn)營商Bouygues部署連接百萬設(shè)備量的LoRa網(wǎng)絡(luò)

LoRa技術(shù)在國外發(fā)展如火如荼。不過就國內(nèi)來看，LoRa的應(yīng)用似乎并不多，目前可看到的公開應(yīng)用是國內(nèi)AUGTEK公司在京杭大運(yùn)河開展的LoRa網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，據(jù)悉目前已經(jīng)完成江蘇段的全線覆蓋。

其實國內(nèi)從事LoRa模塊和方案開發(fā)的廠商并不少，除AUGTEK，還有洲斯物聯(lián)、思創(chuàng)匯連、普天通達(dá)、八月科技、NPLink、門思科技、利爾達(dá)、通感微電子、上海雍敏、武漢拓寶、博大光通、縱行科技、唯傳科技、三凡信息等等眾多公司。

LoRa易于建設(shè)和部署，得到越來越多國內(nèi)公司的關(guān)注和跟進(jìn)。例如深圳通感微電子有限公司成立了專門的項目組從事LoRa模塊、網(wǎng)關(guān)和整體方案的開發(fā)。據(jù)該公司副總經(jīng)理劉文上介紹，通感微做了不少相關(guān)LoRa的項目，例如可實時顯示停車位分布狀況的停車場監(jiān)控系統(tǒng)(圖5)、實現(xiàn)無線土壤檢測的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)(圖6)、防止盜獵的南非Kruger國家公園犀牛保護(hù)項目(圖7)等。

這些項目的部署時間都非?？欤缟鲜龅耐＼嚤O(jiān)控系統(tǒng)，覆蓋面積10km*10km，部署了6個LoRa網(wǎng)關(guān)，支持終端規(guī)模3000個，部署時間僅需兩周。不過這些項目都是為國外而開發(fā)的，劉文上表示他們今年才在國內(nèi)開展一些項目。

圖5：成功案例-停車場監(jiān)控

圖6：成功案例-智能農(nóng)業(yè)

圖7：成功案例-犀牛保護(hù)項目

疑問：后起之秀NB-IoT將導(dǎo)致LoRa消亡?

隨著今年6月份NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，近來備受矚目的NB-IoT的規(guī)?；逃玫幕A(chǔ)終于落實。普遍認(rèn)為2017年將是NB-IoT網(wǎng)絡(luò)商用的元年。

作為華為和眾多運(yùn)營商力推的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，NB-IoT一經(jīng)推出就受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，LoRa和NB-IoT之爭的話題不曾間斷。Nb-iot聯(lián)盟成員之一的沃達(dá)豐，其某位高管甚至公開表示了“NB-IoT將導(dǎo)致LoRa消亡”的觀點(diǎn)。

面對這樣一個有強(qiáng)勁后臺的后起之秀，

LoRa真的會被其取代嗎?

從技術(shù)上看，兩者之間其實并沒有太大的優(yōu)劣式之分，從應(yīng)用范圍上來看，兩者其實很多都是一樣的。區(qū)別在于，NB-IOT采用的是運(yùn)營商統(tǒng)一部署覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)運(yùn)營的方式，而LoRa可以讓企業(yè)搭建屬于自己的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營。雖然NB-IoT受到了運(yùn)營商的強(qiáng)力支持，不過并不代表LoRa就會被輕易取代。

LoRa相對NB-IoT的好處是已經(jīng)有成熟的商用，而NB-IoT才剛剛開始。LoRa和NB-IoT的應(yīng)用可能會有很多重疊，不過NB-IoT是由運(yùn)營商來主導(dǎo)，要用到運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，因此數(shù)據(jù)是先上到運(yùn)營商那里，許多企業(yè)或許不愿意把自己的數(shù)據(jù)給到別人，所以這些企業(yè)寧愿部署自己的私有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這時候用LoRa就很合適。

其實LoRa和NB-IoT兩個都是目前最有發(fā)展前景的遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，并且他們在技術(shù)上來說并不是說哪個更好，哪個差些，最終誰發(fā)展得好，主要看背后的陣營的推動力量以及國家的政策。

兩者的應(yīng)用范圍其實也沒有太大區(qū)別，都是智能電表、水表抄表、智能農(nóng)業(yè)等低數(shù)據(jù)量的采集。說到智能電、水表的抄表，如果采用NB-IoT，需要用到電信運(yùn)營商的基站，但是水電氣的運(yùn)營商(電力公司、水務(wù)公司)不會把數(shù)據(jù)通過電信運(yùn)營商繞一圈在收回來，他們完全可以自己搭建網(wǎng)絡(luò)，因為其中涉及到很多利益分配問題。

NB-IoT低成本

新空口協(xié)議棧，閹割芯片運(yùn)算能力

我們來將傳統(tǒng)的LTE和NB的協(xié)議棧進(jìn)行一個對比，從中可以看到NB是如何下定決心進(jìn)入摳逼模式的(簡直是一個都不放過!)：

PHY物理層：信道重新設(shè)計，降低基本信道的運(yùn)算開銷。比如PHY層取消了PCFICH、PHICH等信道，上行取消了PUCCH和SRS。這個問題在上一章節(jié)已經(jīng)有所提及，這里不再重復(fù)，請各位同學(xué)自覺復(fù)習(xí)《NB-IoT低成本之葵花寶典part2》.

MAC層：協(xié)議棧優(yōu)化，減少芯片協(xié)議棧處理流程的開銷。這里重點(diǎn)講下，因為在吳老司看來，MAC在LTE中起的作用實在是太重要了!舉個栗子來說，如果說物理層是房子的根基的話，那么MAC層就是房子的頂梁柱!

◢僅支持單進(jìn)程HARQ(說明兩點(diǎn)：一是NB中仍然有HARQ重傳機(jī)制，二是相比于LTE原有的最多支持8個進(jìn)程process，NB僅支持單個進(jìn)程。什么意思?說明數(shù)據(jù)傳輸中，在沒有得到NACK/ACK反饋之前終端都必須等著!親，這就完全顛覆了LTE中多進(jìn)程同時傳輸提升傳輸速率和效率的基本思想);

◢不支持MAC層上行SR、SRS、CQI上報。沒了CQI，LTE中那么重要的AMC(自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù))功能豈不基本等于武功全廢?

◢不支持非競爭性隨機(jī)接入功能;

◢功控沒有閉環(huán)功控了，只有開環(huán)功控(這也正常，如果采用閉環(huán)功控，算法會麻煩得多，調(diào)度信令開銷也會很大)。

寫到這里的時候，我不得不說NB你這個敗家子!LTE的家都快讓你敗完了!

RLC層：不支持RLC UM(這意味著沒法支持VoLTE類似的語音)、TM模式(這意味著原來在LTE中走TM的系統(tǒng)消息，在NB中也必須走AM);

PDCP：PDCP的功能被大面積簡化，原LTE中賦予的安全模式、RoHC壓縮等功能直接被閹割掉。被簡化后，NB中PDCP的功能已經(jīng)弱到不能呼吸，直呼不要不要的了;

在RRC層：沒有了mobility管理(這意味啥?意味著NB將不支持切換);新設(shè)計CP、UP方案簡化RRC信令開銷(后續(xù)會單獨(dú)成篇分析);增加了PSM、eDRX等功能減少耗電(請參考小功耗部分講解)。

在對上圖各層協(xié)議棧進(jìn)行說明的時候，所列出各層的順序，是遵循協(xié)議棧結(jié)構(gòu)的，事實上這樣的順序是咱們理解協(xié)議棧的一個基本套路，也是咱們在學(xué)習(xí)任何一個通信協(xié)議棧的時候所建議的學(xué)習(xí)順序。

不過需要特別提醒各位小同學(xué)的是，NB的協(xié)議棧是在LTE的協(xié)議棧上進(jìn)行修改得來的，彼此之間還是存在一定的聯(lián)系，這是因為當(dāng)前LTE的發(fā)展形勢一片大好，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，站在LTE這個巨人的肩膀上，對后續(xù)NB成本的降低是大有好處滴。

產(chǎn)業(yè)鏈及運(yùn)營等影響成本的因素

關(guān)于成本問題，我認(rèn)為還有另外兩個成本因素需要重點(diǎn)考慮，一是運(yùn)營商的建網(wǎng)成本，另外一個是產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度。

◢對于運(yùn)營商建網(wǎng)成本，與LoRa相比，NB-IoT無需重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都是復(fù)用的。以中國移動為例，900MHZ里面有一個比較寬的頻帶，只需要清出來一部分2G的頻段，就可以直接進(jìn)行NB-IoT的同時部署，甚至是NB和LTE同時部署。

◢對于產(chǎn)業(yè)鏈來說，芯片在NB-IoT整個產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎(chǔ)核心地位，現(xiàn)在幾乎所有主流的芯片和模組廠商都有明確的NB-IoT支持計劃，這將打造一個較好的生態(tài)鏈，對降低成本是大有好處的。比如華為收購公司Neul的芯片實現(xiàn)的比較早，已有測試樣片;高通的芯片在2016年四季度階段發(fā)布，而且高通的芯片是NB-IoT和eMTC雙模的芯片; Intel的芯片今年四季度會提供第一批的芯片，商用芯片也是在明年年初發(fā)布;MTK的芯片也在研發(fā)當(dāng)中，明年上半年會發(fā)布;中興微、大唐的芯片也都在研發(fā)當(dāng)中。

◢NB在物理層下行采用OFDMA，上行采用SC-FDMA，這點(diǎn)與LTE基本保持了一致。另外在幀結(jié)構(gòu)中也有很多是“就LTE而取材”的。此外，再后續(xù)講解NB的三種工作模式時，你會更清楚地看到NB是如何與LTE共呼吸同命運(yùn)的?？偠灾琋B從LTE而來，繼承了很多LTE的實現(xiàn)，且NB比LTE又要簡化得多，所以這對后續(xù)研發(fā)成本、量產(chǎn)成本帶來非常多的好處。

芯片成本進(jìn)展

最后關(guān)于成本問題，引用一些“名言警句”(網(wǎng)上的報道)：

沃達(dá)豐集團(tuán)研發(fā)主管Luke Ibbetson認(rèn)為：“如果產(chǎn)業(yè)鏈不能將單模塊成本降到兩三美元以下，實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，NB-IoT市場就做不起來。我們需要從全局角度出發(fā)，以極低的成本將物聯(lián)網(wǎng)模塊嵌入設(shè)備中”。

華為總裁胡厚崑認(rèn)為，要想刺激NB-IoT大規(guī)模發(fā)展，通信模塊成本必須低于5美元。如果成本降到1美元以內(nèi)，則會帶來爆發(fā)式增長。

所以，盡管NB-IoT市場前景廣闊，但火熱背后也存在著價格戰(zhàn)。NB-IoT成本極低，大規(guī)模應(yīng)用下成本應(yīng)降至1美元，目前單個連接模塊還停留在5美元。而這種價格差距讓企業(yè)思考NB-IoT時不得不考慮成本優(yōu)勢問題，雖然運(yùn)營商正在積極推動，最終要真正實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品化還有很長的一段路要走。

正如偉大領(lǐng)袖毛主席所言：前途是光明的,道路是曲折的。

如果真的實現(xiàn)，小伙伴們就可以奔走相告：媽媽再也不同擔(dān)心我的腎啦!