物联网连接技术报告

网络研讨会：物联网连接技术

物联网连接技术

摘要

企业在启动物联网战略中，选择最合适的连接技术至关重要，因为连接是实现端到端物联网解决方案的重要一环。连接技术的选择会影响服务质量的高低，因为选择不当会导致短期内绩效下降或成本上升，而从长远来看，如果所选的连接技术无法面向未来，则会限制其可扩展性或者更换时需要付出高额的费用。

物联网技术有很多种，如传统的蜂窝技术（2G/3G/4G）、低功耗广域网、Wi-Fi、蓝牙等。尤其在过去几年出现的低功耗广域（LPWA）技术，它可以连接之前因价格昂贵或距离太远而无法连接的事物。我们将LPWA技术分为两类。第一类为基于非授权频谱的专利技术，如Sigfox、LoRa、Ingenu，通常由非电信运营企业部署，但也可由电信运营商部署。第二类为基于授权频谱的3GPP标准化LPWA（通常被称为蜂窝LPWA），如NB-IoT和LTE-M，它们是由运营商管理的网络。

每个用例都有特定的业务需求，这些需求可转化为实实在在的技术要求，而它们对最合适的连接技术的选择起着决定性的作用。经过分析，我们将这些技术要求归结为三类，即与技术、商业和生态系统相关的三类要求，从而提供了一种可供企业使用的结构化方法：

技术

覆盖范围决定设备可以在何处部署和连接

能源效率影响电池寿命和维护周期

数据速率限制可以提供的服务类型

其他技术功能可能与特定的应用相关

商业

服务质量（QoS）确保物联网服务可以交付的价值

安全性保护物联网用户的隐私和完整性

成本决定实施和运营物联网服务的财务可行性

可扩展性决定增长管理的灵活性

生态系统

从长远来看，面向未来确保对物联网的战略投资在经济和技术上具有可持续性

覆盖全球和互操作性为国际物联网的部署带来简便和高效

连接技术要求

没有任何一种连接技术或解决方案可以成为所有潜在物联网用例的理想之选，并且一些技术将作为补充而非竞争标准而同时共存。目前，这些技术领域的参与者层出不穷，致力于确立其市场主导地位和建立强大的生态系统，其中一些技术领先者极有可能会脱颖而出。

技术要求

对于所有研究物联网连接技术的企业，它们所关注的三项主要技术要求分别为覆盖范围、能效和数据速率。没有任何一项技术可以集所有优点于一身，由于这些目标彼此冲突，因此选择合适的无线电技术必须在它们之间进行权衡。

如上图所示，传统的蜂窝技术重点关注数据速率和距离，设计复杂，是针对大众消费者的语音和数据服务需求进行优化的；蓝牙低功耗（BLE）和ZigBee等短距离技术专注于数据速率和电池寿命，却以牺牲连接距离为代价；LPWA技术（包括NB-IoT在内）为延长电池寿命和确保覆盖范围，牺牲了数据速率。

商业要求

了解技术要求只是选择最合适的物联网连接技术的第一步。针对物联网不同的商业模式，通常需要在服务质量、成本和可扩展性之间进行权衡，这些要素将会在商业层面，对企业的产品或服务产生影响。

如图所示，蜂窝网络具有提供高服务质量（QoS）、安全性和可扩展性所必需的规模和能力，但通常会收取较高的费用（与传统的2G/3G/4G网络相比，*LPWA网络，如NB-IoT和LTE-M，价格点较低）。相反，LPWA网络部署为公共专有网络（如Sigfox）经济高效且可提供可扩展的解决方案，但服务质量不高。企业可以基于蜂窝或专有技术的特点，从公共网络直接购买容量。其他如Wi-Fi和LoRa等技术，可以部署为公共网络或定制化的私有网络。为了满足特定的要求并实现对网络的控制，由企业自身或系统集成商来部署私有网络，是一种经济高效的解决方案，但很难在全球范围内进行扩展和复制。

生态系统要求

除特定的技术和商业要求之外，对物联网这项战略投资而言，成为健康生态系统的一部分至关重要，健康的生态系统具有面向未来、覆盖全球和互操作性。一项面向未来的技术包含未来的长期可用性，以及利用长期存在的低成本优势而获得的长期的经济可行性。

全球性企业为实现效率和规模需要全球性的解决方案，避免每个单一市场采用不同的技术以及采用不同的网络运营商，并且还因为在一个市场中销售的产品可能被另一个市场中的客户所使用，因此客户需要从全局出发考虑解决方案。全球覆盖和技术互通（采用相同技术的网络之间）也创造了更大的市场容量并提升了全球竞争力，这两者都有助于降低成本。

基于对不同的技术在技术、商业和生态系统要求层面的分析，我们发现，对于在偏远/广域的物联网部署，LoRa和NBIoT / LTE-M可互为补充，进而共同占据一大部分市场份额。LoRa的动态开放生态系统非常适合个性化部署的专有网络，而NB-IoT和LTE-M得到了大型移动运营商的支持和青睐，这些移动运营商提供具有覆盖全球的标准化连接。其他专有技术，例如Sigfox，可能会占领某些细分市场，但它们是否能够面向未来尚待时间检验。对于要求高数据速率的应用，LTE或Wi-Fi都可成为最合适的技术选择，具体取决于物联网部署的范围。对于本地短距离应用领域，连接技术的选择没有针对性，并且平台和应用层的接口和实现常常变得更为关键。

应用领域和技术映射

本白皮书的上一部分举例讨论了一些应用领域在技术、商业和生态系统方面的要求，阐述了这些要求如何确定每个应用领域（或其中的用例）的连接技术选择。下表提供了一份摘要。

L=低，M=中，H=高

应用领域、典型需求和合适的连接技术

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关于本白皮书

本白皮书由Northstream撰写，旨在提供有关物联网连接技术的客观和独立的观点。

尽管本白皮书由Telenor Connexion委托撰写，但所表达的观点完全是Northstream的，是客观独立的，并不受到Telenor Connexion的影响。