物聯網，是半導體領域一個熱門話題，且發展異常迅速。據去年（2017年）年底市場調研機構IC Insights的一份預測，汽車電子與物聯網將是近年增速最快集成電路IC應用市場，這兩類IC在2016年至2021年銷售額增速將比IC市場整體增速快70%。此前，麥肯錫還預估，到2025年，物聯網技術的潛在經濟總量將達到11.1萬億美元。
圖片來源：IC Insights
考慮到生活中的應用場景（如遠程抄表、環境監測、智能停車、位置追蹤等）時，我們則更需要一種覆蓋廣、成本低、部署簡單、支持大連接的物聯網，因此低功耗廣域物聯網（Low-Power Wide-Area Network，簡稱LPWAN）應運而生。並且，以這些應用場景爲主導的物聯網數量將占到物聯網總連接數的60%。
市場之大、應用之廣，這塊蛋糕不可謂不誘人，這背後不僅是廠商之間的産品戰鬥，更是幾大主流技術的江湖紛爭。經過厮殺，有三大技術脫穎而出成爲第一梯隊，那就是NB-IoT、LoRa和eMTC，它們已經各自初步建立了自己的産業生態環境。
NB-IoT的順勢而爲
NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶蜂窩物聯網），是專門爲LPWA類物聯網業務設計的全新技術，具備廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本的特點，通過犧牲速率和時延性能，換取更極致的物聯網承載能力。
從發展曆史上看，這個技術名稱的確定都幾經波折，並且有一個有名氣的國內企業也頻頻出鏡。
早在2013年初，華爲與相關業內廠商、運營商展開窄帶蜂窩物聯網發展，並起名爲LTE-M（LTE for Machine to Machine）。2014年5月，由沃達豐、中國移動、Orange、意大利電信，華爲，諾基亞等公司支持的物聯網超低功耗蜂窩系統項目在3GPP GERAN工作組立項，LTE-M的名字演變爲Cellular IoT，簡稱CIoT。2015年5月，華爲和高通共同宣布了NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）方案。2015年8月，愛立信聯合幾家公司提出了NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念。2015年9月，NB-CIoT和NB-LTE兩個技術方案進行融合形成了NB-IoT。
隨後在2016年NB-IoT R核心協議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作組均已凍結。
到了2017年11月份，有公開資料稱全球已商用的NB-IoT網絡達到21張，包括：VDF西班牙，德電荷蘭，德電德國，挪威Telia，中國電信，中國移動，中國聯通，韓國LGU+，KT，VDF荷蘭，VDF愛爾蘭，澳大利亞VHA，阿聯酋ET，香港CMHK，新加坡M1，意大利TIM，南非Vodacom等。並表示，2018年將達到100張[1]。
不難看出，NB-IoT的發展一路順風順水，一方面得益于技術本身優勢，比如：1，廣覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現有的網絡增益提高20dB，覆蓋面積擴大100倍；2，它具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個扇區能夠支持10萬個連接；3，更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年；低的模塊成本[2]。
另一方面，政策的推動也是必不可少。
自2016年6月16日，NB-IoT 技術協議獲得3GPP無線接入網（RAN）技術規範組會議通過以來，我國隨後就出台一系列政策支持 NB-IoT 發展[3]。
2017年5月，工信部發布《電信網編號計劃（2017年版）》，新編號中增加了物聯網網號，將“140XX~144XX”明確爲物聯網網號。
2017年6月16日，工信部下發《關于全面推進移動物聯網（NB-IoT）建設發展的通知》，《通知》對2017年到2020年的NB-IoT標准、NB-IoT設備、NB-IoT芯片、NB-IoT模組、NB-IoT測試、NB-IoT應用、NB-IoT網絡的發展，部署了“定量”的任務。
2017年6月20日，工信部發布2017年第27號公告，從三方面明確了 NB-IoT 系統頻率的使用要求。1，在頻率使用方面，在不影響現有業務運行的前提下，運營商可以使用已分配的 GSM 或 FDD 方式的 IMT 系統頻段來部署 NB-IoT，在頻率配置方式上，運營商可根據需要選擇帶內工作模式、保護帶工作模式或者獨立工作模式。2，在射頻技術指標方面， 公告對NB-IoT 系統宏基站射頻技術指標進行了規範，並明確了終端射頻技術指標參照相關行業標准。3，在基站管理方面，明確了建設NB-IoT基站須取得無線電台執照，同時對800MHz、900MHz、1800MHz和2100MHz頻段NB-IoT系統基站的設置提出了具體的要求。
2017年8月7日，工信部批准同意了部分單位提出的電信網碼號資源有關申請，對2017年第10批《中華人民共和國電信網碼號資源使用證書》頒發結果進行公示，其中就包括了物聯網號段分配。
再從運營商部署進度和産業生態上看，三大運營商在NB-IoT的部署上也呈現加速模式。中國電信2017年6月底率先完成基于800MHz的 NB-IoT 網絡部署，全網31萬基站實現同步升級，建成了全球最大的NB-IoT網絡。中國聯通2017年5月15日在上海宣布建成 NB-IoT 試商用網絡，積極布局基于 NB-IoT 技術的物聯網創新業務。中國移動在 2017 年半年報中表示，將在全國 346 個城市啓動移動物聯網建設，並于8月初發布2017-2018年蜂窩物聯網（主要爲 NB-IoT 和 eMTC）工程無線和核心網設備設計與可行性研究集采公告，預估工程費高達395億元；同時發布對移動物聯網設備開展了預估總量爲111萬副的天線集采，預計年內將實現全國範圍內商用[4]。
當然，NB-IoT的發展更離不開芯片和模組等産業鏈上遊廠商的發力。業內一些“網紅”産品，大家一定很熟悉，如：華爲的Boudica120、Boudica150；高通的MDM9206；聯發科的MT2625。與非網記者此次專題采訪的企業也有自己産品的部署，QORVO的RF351x 系列産品；ST基于Nucleo板的NB-IoT擴展板。除此之外，銳迪科、英特爾、中興微電子等公司也有自己的芯片規劃。
但不容忽視的問題是從芯片到模組再到大規模商用 NB-IoT 還沒有成熟，三大運營商的資費怎麽收取也都在探討階段，業界仍然不能就合適的商業模式形成共識。
LoRa絕地求生
NB-IoT的順風順水，是否就意味著其他技術的日子就窘迫？我們再來看一下LoRa的境遇，但還是先從概念談起。
LoRa的全稱是“Long Rang”，誕生于2013年，它是一種機遇擴頻技術的低功耗長距離無線通信技術，主要面向物聯網，應用于電池供電的無線局域網、廣域網設備。
LoRa是美國升特（Semtech）公司的私有物理層技術，爲了推廣LoRa，Semtech牽頭並聯合IBM、Actility和Microchip于2015年3月成立了LoRa全球技術聯盟（LoRa-Alliance），以LoRa技術爲基礎共同開展LoRaWAN標准的制定工作和構建産業生態系統。總的來說，LoRaWAN是爲解決物聯網和智慧城市應用中的M2M（Machine-to-Machine）無線通信需求、工作在Sub-GHz ISM（433/866/915 MHz）非授權頻段的低功耗廣域接入網技術。
有人想要大力推廣LoRa，那該技術就存在值得肯定的優勢，QORVO移動事業部中國華東地區銷售經理 David Zhao在接受與非網記者采訪時表示：“采用非授權頻段，可以讓LoRa獲得免費的頻譜資源。”
當然優點不僅如此，有研究院對LoRa進行了技術上的測試和分析，結果表面LoRa系統的功耗相對于目前的蜂窩通信系統及窄帶物聯網系統等都具有相當的優勢；且成本非常低廉[5]。
上表是LoRa一些使用業務案例，可以看出LoRa 物聯網在城市管理中可以在若幹場景中大顯身手，包括基礎設施、路燈、空氣、交通、人流、建築等的數據采集及分析。 同樣在節能減排、環境檢測、工業制造等方面也有著廣泛的應用[6]。
其實LoRa真正問題不在技術層面，外界討論更多的則是政策待遇。2017年12月13日工信部無線電管理局發布《微功率短距離無線電發射設備技術要求（征求意見稿）》，其中對于470-510MHz民用計量頻段提出了新的限定：“限單頻點使用，不能用于組網應用”。有人認爲這對一些LoRa相關企業來說，將是毀滅性的打擊。
對此，村田（中國）投資有限公司技術市場經理肖鵬在接受與非網記者采訪時表示：“對于需求、增長巨大的市場容量，豐富的場景應用對不同的多點、組網通信技術需求也是不一而足的。同時由于物聯網市場天然的碎片化特性，決定了對于通信技術的要求也呈現出不同的側重性、多樣性，因此LoRa的發展應以其自身的技術特點，針對適合的物聯網應用場景，給客戶帶來好的用戶體驗，從而促進整個物聯網市場的發展。”
“這是一個硬幣的兩面。建議LoRa可以持續和政府監管部門進行協商和溝通。”QORVO移動事業部中國華東地區銷售經理 David Zhao如是說。
eMTC的替補生涯
eMTC技術的提及，往往伴隨著NB-IoT，很顯然，論知名程度不及NB-IoT，雖然他們都是蜂窩物聯網。
eMTC又稱爲LTE-M(LTE-Machine-to-Machine)，主要面向物聯網超可靠、低時延的應用場景，eMTC本身基于3GPP標准，由LTE協議演變而來的。爲了更加適合物與物之間的通信，也爲了實現更低的成本，eMTC在LTE協議的基礎上進行了一定的裁剪和優化。
eMTC與NB-IoT同屬3GPP下的兩兄弟，同爲R13版本中規範的物聯網的相關標准協議，秉性脾氣既有相似之處，也有一定差距。在應用選擇方面，如果對語音、移動性、速率等有較高的要求，則一般會選擇eMTC技術;而如果對成本、覆蓋等有較高的要求，則可選擇NB-IoT。因而，在一定程度上來看，eMTC和NB-IoT是相互補充的。具體如下表[7]。
在商用布局方面，歐洲運營商同時考慮NB-IoT和eMTC，但NB-IoT進度更快。而北美運營商青睐eMTC。2017年3月，Verizon在美國開啓了eMTC的全國商用，網絡覆蓋廣闊。而2017年2月底，AT&T、KPN、KDDI、NTT docomo、Orange、Telefonica、Telstra、TELUS和Verizon在MWC2017上確認支持eMTC的全球部署[8]。
大唐移動無線網絡業務市場總監韓志聰在一次采訪中表示：“無論是哪條路徑，蜂窩物聯網均需要同時支持eMTC與NB-IoT兩種技術。因此兩種技術互補發展的落腳點仍在于網絡先行、統籌規劃，運營商要建設可以同時支持NB-IoT與eMTC的網絡。同時各方進行産業催熟，拉通芯片、模組對兩種技術的支持，最終以業務爲驅動，推進蜂窩物聯網的業務多維並行。”[9]
結語
NB-IoT、LoRa以及eMTC同屬于低功耗廣域網的範疇，每種技術有自己的優劣勢。簡單來講，從功耗以及成本的角度出發，LoRa要好于NB-IoT以及eMTC。從數據傳輸速度來講， NB-IoT和eMTC要強于LoRa。即使同屬于蜂窩技術的NB-IoT和eMTC也有不同的適用場景，比如NB-IoT適用于靜止的場景，eMTC與移動的場景更配。由于各國國情不同，采用的低功耗廣域網技術也不就不盡相同。看到這裏，你對外界的很多紛爭，應該有了新的認識。
文章引用：
[1] 《一文了解全球21張NB-IoT（試）商用網絡+4張eMTC商用網絡》.
[2] 鄭甯, 楊曦, 吳雙力. 低功耗廣域網絡技術綜述[J]. 信息通信技術, 2017(1):47-54.
[3] 王英敏. NB-IoT發展現狀研究[J]. 通訊世界, 2017(22).
[4] 《2017年中國NB-IoT産業利好政策梳理及運營商部署情況分析》.
[5] 劉琛, 邵震, 夏瑩瑩. 低功耗廣域LoRa技術分析與應用建議[J]. 電信技術, 2016, 1(5):43-46.
[6] 萬芬. 淺談LoRa物聯網技術及應用[J]. 通訊世界, 2017(2):91-92.
[7] 《eMTC再現江湖，你，了解eMTC了呢》.
[8] 黃海峰. NB-IoT、eMTC與LoRa相爭 誰將勝出?[J]. 通信世界, 2017(14).
[9] 黃海峰. 大唐移動專家詳解eMTC:優勢顯著與NB-IoT互補發展關鍵在網絡[J]. 通信世界, 2017(29):53-53.