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LoRa,LTE-M,Sigfox三者的比较
发布时间:2017-08-10     编辑人:管理员
LoraL、PWAN和LTE-M的存亡与技术无关,取决于商业模式。
 
物联网行业的技术之争正在上演,争论的焦点在Sigfox、LoRa和LTE-M。因为很多地方GPRS网络还不能覆盖,所以人们更多地关注Sigfox、LoRa、LE-M。在网上搜索LPWAN,关于三者谁家的技术最强的争议随处可见。
笔者认为这种比较并不合理,最终哪种技术脱颖而出不是取决于技术本身,而是取决于商业模式。这三种技术代表了三种商业模式:
* Sigfox-成为全球物联网运营商
* LoRa-提供一种技术,让其他公司的业务在全球范围内组成物联网
* LTE-M-改进现有的技术,为网络运营商谋取更多的利益
这三者都承诺可以在2020年实现500亿设备的互联互通。获胜的一方会给支持者带来巨额的利润,而失败的一方则会给支持者带来损失。
物联网IOT的说法起源于1999年。起初,物联网用来特指RFID相关的技术,后来演变成指所有可以发送数据道远端的传感器,以及可以远程控设备。它还有一个更古老的名字M2M。IOT可以说是M2M的发展,也可以说是换了一个更新奇的名字试图振兴没落的M2M市场。2009年Ericsson预测到2020年将有500亿的设备互联互通,当时人们没有在意。但是到第二年,Ericsson的年度报告“为了500亿的设备互联互通”明确提出了这一设想,改变了工业的思维模式。网络运营商尤其兴奋,他们仿佛看到了希望,在智能手机之后还有巨额的利润等着他们。每个运营商都强调物联网给他们带来的商机。大部分人认为500亿,有些保守估计200亿,有些甚至认为可以高达1500亿。
在Ericsson的报告中指出要实现500亿的必备条件:将技术和服务融合,提供廉价,快速,低风险的服务;不断加大网络建设和升级的投入。
不过以上在现实中并没有发生,M2M的发展还是局限在GPRS和3G.3GPP标准聚焦在大数据和大容量,以满足移动宽带和视频的需求。尽管人们坚信500亿的设备连接是一定可以达到的,但是并没有实际数据支撑。在今年的移动报告中,Ericsson把2020年的目标500亿降低为2800万,而将2010年蜂窝设备连接的数量的目标400亿降低为12亿。
物联网的消费模式和手机不一样。消费者愿意为手机支付更多的费用,也会经常更换手机。同时他们希望在价格不变的情况下得到更多的数据。网络就变成了数据的来源。而物联网的消费者只需要很少量的数据。之前设想的连接500亿的设备是基于间隔几分钟收发几百字节的数据。同时每个数据的价值非常高,因此商业模式必须保证投入和持续的运营成本可以收到回报。
 
上图显示了M2M应用转向IOT世界和数以亿计的传感器的尴尬局面。红色线表示部署的成本,部署成本包含了硬件成本,网络成本,安装成本。想要实现规模化,必须降低部署成本。蓝色的线表示的是数据价值。在左侧的M2M区域数据价值很高,因为要支持投入的回报。奇怪的是当部署成本下降时数据价值也在下降。当传感器成本下降,而且更加通用时,笔者们可以通过构建长期数据或者从多种传感器整合数据来创造价值。因为部署传感器和获得数据需要时间,所以每个传感器所产生的价值有提升也需要很多年。换句话说,部署成本必须足够低,才会部署很多传感器,才会提供海量的数据,然后笔者们才可以看到经济效益。
那么让笔者们来实际算算部署成本。首先蜂窝或者LPWAN模块的硬件成本约$10。价格原因决定了M2M部署只能局限在暴利行业。成本最低的是GPRS模块,但是随着2G网络的消失,很多公司转向3G,4G网络,硬件的成本会越来越高。
 
有一个断言,只有当硬件成本降低到$1(美金)时,IOT才可能普及。大部分LPWAN方案可以做到,因为它们承载的数据量比较少。运营商需要计算分配多少IP,尤其是LoRa,因为升特控制着整个收音频段。LTE-M也存在这个问题,因为它是LTE的子集,所以承载了很多额外的协议和硅片,以实现和其他LTE用户的共存。除非电信标准丢弃大部分数据,重新开始,要不然风蜂窝产品还会存在成本问题。NB-IOT的发布还有很长一段时间。
除了模块成本,部署成本还有一部分来自分配成本,主要是指连接网络的成本,维护的成本和付费。
 
目前每一个M2M设备都有一个SIM卡,采购SIM卡,安装SIM卡,确保连接网络的成本高达$25(美金)。IOT的产品不需要安装,直接开机,连接网络,然后就开始工作。LTE-M需要Esim,目前只有几个网络支持。蜂窝网络和LPWAN网络需要自动登记设备,因此生产商需要为他们预售的产品购买服务。
这就意味着新一代的预付机制。蜂窝产业的支付创新之路并不顺利,LPWAN提供商也要开始考虑这个模式了。因为LPWAN没有现成的体制束缚,所以发展起来更快,但是还是需要一定的时间。只有当每个设备的成本降低到几个美金,数百亿的设备才有可能接入进来。
最优争议的部分是数据传输的成本-数据从设备端传到云端。
 
低速率,蜂窝数据在很多国家的成本已经大幅下降,有些乐意低至$0.3/月,当然有些运营商试图高达$100/年。如果想要接入百亿级的设备,数据传输的成本必须免费。理由如下:
1.一旦有百亿级的设备接入,大部分数据的价值为零。在街道上安装一打传感器可以帮助提高应用的价值,但是每个传感器的数据的价值很小很小。如果要为此支付费用,就不划算。
2. 当数据收益低于每年几个美金,你的付出(监控,收费的成本)会高于收益。这时候最好不去收费。
3. 消费者不习惯购买多个类似设备。
总之,对于小数据量的传输,分配成本包含了数据。网络只需要将数据用最少的成本传到云端。最好将这部分功能做在芯片里。
设备连接网络后,可以通过向运营商请求数据升级来获得额外的数据或者服务。运营商可以后续向用户收取费用。用户包含生产者,服务提供者,或者终端消费者。
简单来说,有一个芯片,可以植入到任何需要连接的设备里,开机后就持续地传输数据。芯片提供商和运营商已经提前收取费用,没有后续费用产生。只有这样,连接的成本就会下降到几个美金,数以亿计的设备才会接入进来。
这些与目前的M2M模式很不一样,与运营商对IOT的理解也很不一样。运营商和基础设施提供商一方面炫耀500亿的设备,一方面追逐每台设备$50-100的利润目标。他们声称IOT服务效益可以带来全球GDP的10%的增长。笔者不否认Ericsson新的预测-到2020年蜂窝M2M的设备连接数量只有10亿。就算所有的成本都预付而且控制在几个美金以内,覆盖整个硬件生命周期的所有数据。大量的传感器的连接也不会出现。而只会促进M2M数量的增加。这种模式看起来像一个硬件模式(一次性预付费用)。效益来源于设备的数量,而不是数据的量。
尽管目前 Sigfox和LoRa的宣传比较多,但是其他家的技术也不容小觑,如Ingenu (之前叫 On-Ramp), SilverSpring的 Starfish,Cyan 的Cynet、Accellus、Telensa、nwave、Waviot。LoRa和LTE-M现在也可以支持数以百万的设备,但是没有像Sigfox一样大肆鼓吹。
LTE-M的基础设施是现成的,大部分LTE基站可以升级为支持LTE-M。因此对于运营商是没有障碍的。关键问题是制造低成本设备的芯片何时可以分配好。高通在蜂窝基带芯片方面处于统治地位,拥有多项专利,不断推动创新使得提高进入门槛,保持行业的领先地位。目前它对超低成本的简单蜂窝芯片没有什么兴趣。因此没有什么所谓的竞争对手。其他两家公司还处于起步阶段:Altair and Sequans。高通刚发布了一个技术,但是支持的信道和卖给成千上万家公司的方式与之前很不一样:之前他们只与少数大厂商合作。LTE-M有很多IP,大部分被高通占据,对于新进入的公司这些就是阻碍。即使芯片开发出来,芯片生产商将芯片移植到各个生产厂家也是一个挑战。
LTE-M会被NB-IOT取代,因为后者更便宜,一些网路会关闭LTE-M支持,当然这需要很多年,需要新的支付系统和分配系统。
Sigfox。模块可以从多个供应商处获得,因此批量生产后硬件成本下降不是问题。但是Sigfox的期望值很高,他们希望成为全球IOT运营商。他们与运营商合作,获得数据,然后将数据转给设备所属的公司。好的一面是世界各地的服务都是一样,坏的一面是存在极大风险。
成为全球运营商是一个不切实际的想法,很多蜂窝运营商都没有做到。虽然Sigfox的技术比手机的技术简单很多,但是商业模式大同小异。他们已经筹集15000万美金,投资者希望他们成为法国的独角兽。但是问题是如果资金用完了怎么办?网络会一夜之间消失。这是一个极大的风险。
LoRa的方式则不一样。技术核心是升特公司(收购了一家法国公司Cycleo)升特成立了LoRa联盟,开发高级协议,并且向会员免费开放。LoRaWAN协议定义了设备之间如何通讯,数据如何传输给设备。
LoRa与Sigfox最大的不同之处在于谁都可以运行设备,想Sigfox、LoRa联盟也鼓励运营商部署LoRa网络,但是任何人都可以购买LoRa基站,并且自主组网。很多公司称之为私有网络。个人也可以这样做,The Things Network是一个自发组织,很多个人在上面开发LoRaWAN硬件。相对于全国的部署,LoRa更适合区域性的部署。如果LoRaWAN设备提供商提供提供服务,笔者们可以自己建立基站,来延续这种服务。
网络的生命长度是大家应该关注的。在M2M的初期,没有人想到GPRS有一天会消失,每一代蜂窝网络的生命长度越来越短。Ingenu在市场报告总指出,LoRa的生命周期为20年以上。如果预测正确,LoRa的生命周期比LTE-M长。
回到商业模式,有一些细节需要添加:
Sigfox希望成为全球的运营商,风险很高,有失败的可能。目前它的成本很低,但是不确定能持续多久。它的资金来自于风投,投资者希望有高的回报。这种商业模式决定了它的生命周期和未来的发展。当然如果发现阻碍较多,也许它会改变商业模式。
LoRa则是一种分散的思路。升特是一家历史悠久的发展稳健的芯片公司。他们建立标准,支持大量合作者开发硬件和设备。他们既支持运营商建设设备,允许用于公用或使用的网络。所以连接在一起的效果如何还有待验证。每个开发者都是独立的。因为芯片只有升特可以提供,每个设备升特会有$0.5的利润。如果达到10亿的数量,利润会翻两倍或者三倍。即使其建立全球网络的目标失败,升特可以通过出售芯片来获得收入。因此没有财务风险。所建造的LoRa设备可以用几十年。
LTE-M希望为现有的运营商增加收入。根据上述的分析,增加的收入不是很多。因为运营商需要开发一套定价和收费的策略,运营商会考虑是否值得。只有当LTE-M做为常规的设备升级,LTE-M才有它的优势。只有将成本降低才有可能增加数量,而这就需要一大批芯片提供商打破高通的垄断,来支持各种生产商。这个过程需要的时间比较长。之前的蓝牙低功耗至少花了5年时间。从技术上,芯片的技术很简单,涉及到IP的部分也很少,需要很小的协议栈。运营商可以配置基站来支持LPWAN标准,但是他们太执着于3GPP规范,希望引进外部的标准。
如果笔者来选择,笔者会选择哪一种?也许是LoRa。因为它有现成的技术,而且可以自行控制设备。在局部的区域的需求LoRa可以满足,也许未来可以覆盖到全国。如果笔者们需要覆盖全国或者全球,那么久要选择LTE-M、Sigfox有太多不确定性,风险难以控制。
笔者的建议是充分考虑产品的需要。部署的位置,产品的生命周期,如果网络覆盖消失如何挽救?不要考虑技术。客户因为数据的价值和可靠性才需要IOT.而这取决于你对网络运营商有多少信任?
最后,笔者重申一下把数据绑定到产品的单价里。只有这样才可以有大量的设备。LPWAN和LTE-M的存亡与技术无关,取决于商业模式。
 
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