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物联网LPWAN技术 Sigfox、LoRa、NB-IoT有何不一样

时间：2018-09-28

  无线通信技术是物联网的传输基�。孀胖腔鄢鞘写笥τ贸晌让欧⒄梗髦旨际跬瞥鲁鲂拢追浊勒嘉锪谐�。在LPWAN技术里，最热门的莫过于LoRa、Sigfox和NB-IoT。在物联网趋势中，这三种技术各自具有什么优势？面对各个领域该如何进行选择？

  1、长距离+省电特性，LPWAN解决物联网传输难题

  谈到无线网络，大家脑中想到的，除了WI-FI之外，大概就是手机的移动式通信网路了。如今的通讯技术即将迈入5G，讲求更大带宽、更高速率、更低延迟，当然也更耗电，由于是对应人与人之间的通讯，因此数据传输较密集、交换量也更为庞大。针对M2M的通讯，由于装置的部署范围通常更宽广，且无线装置必须避免频繁更换电池，LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗广域网)技术顺势而生，其小数据量、长距离传输及省电的特性，在物联网应用领域中大放异彩。


  较早期的无线传输技术，如WI-FI、ZigBee和Z-Wave，通讯传输距离顶多只有100公尺，用在智能家居领域，必须再加装讯号加强的天线或中继站。若是要满足智能城市的相关应用，例如环境监测或资产追踪，传输距离可达20公里的LPWAN技术显然能大幅缩减布建成本，只要几个机站就能覆盖大面积的范围;以电池作为电力来源，则省略了布线问题，让传感器的安装步骤更简易。目前最受关注的LPWAN技术分别是LoRa、Sigfox和NB-IoT，这三种技术具有各自的优势，业主可根据不同领域及使用需求，选择最适合的通讯技术。

  2、低耗能、高范围传输：LoRa与Sigfox大比拚

  正如LPWAN的技术特色，LoRa与Sigfox都具有长距离、低功耗的特点，可延长电池寿命，形成大范围的讯息传输。两者皆使用免授权的Sub-1GHz ISM频段，不需额外付出授权费用，且由于电子芯片制造技术的突破，两项技术的硬件制造成本不断降低，比如去年在台湾地区产业已经启用的Sigfox，月租费最低只要0.4元人民币。

  LoRaWAN是由各产业联盟共同推动的网络标准，提供开放式技术，只要取得关键内容，就能开发个别的应用。不同于LoRa的开放性，Sigfox则是由法国同名公司自行开发的技术，掌握核心网络的营运和布建，意图以独立营运商的角色，在全球进行网络基地部署，目前已能同时在36个国家和地区使用可连结的网域和设备。以类型来说，LoRa好比小型的私人网域，传输距离最远可达20公里，只要掌握技术，就能自行架设基站，自由度更高。


  Sigfox则是以全球为营运目标，不断扩展网络基地的蓝图，可提供用户既有的网络布署及云端服务，需要付出额外的月租费，相对LoRa而言，成本较高，但平台方案完整，不须额外布建网络。Sigfox的传输距离可达50公里，是三种技术当中范围最广的，不过为达到低功耗的目标，LoRa和Sigfox的每日传输次数都有限制，一天当中的传输时间很短，适合发挥在没有实时通讯需求的领域，比如每日固定回报数据的传感器，可测量温湿度、PM2.5等特定环境数据，藉由长距离、少次数的传输型态，形成较大面积的物联网应用。

  3、电信业者强强推：NB-IoT

  另一项在物联网产业链上讨论热烈的技术是NB-IoT，与前述两项技术最大的不同，在于它是由3GPP组织所制定的技术，使用需授权的GSM和LTE频段，也就是说，NB-IoT必须藉由电信产业买下频段授权，使用者只能透过电信业者或第三方代理商取得授权技术和频段，才能使用NB-IoT相关服务。NB-IoT的优势在于它是由现有电信业者推出的技术，不需重新布建网络，只要更新软件，就能使用现有的4G电信基地台和相关设备。另一方面，采用电信级的网络，在通讯质量和讯息安全性拥有高度的保障。台湾地区远传电信目前已推出NB-IoT的抢先体验活动，并预计于5月底完成全台基地升级，只要远传电信能收到讯号的地方，就能使用NB-IoT，装置月租费约为2至12元人民币。

  上述三种热门的LPWAN技术各自有着不同特点，业界多预测未来其中一项技术将会力压群雄，成为一枝独秀。然而，正如LoRa创始人之一Olivier Hersent曾说过的，互相合作的共存关系更可能带领未来技术走向新的发展。事实上，物联网应用领域百百款，这三种技术的特点也对应了不同领域的特殊需求。比如NB-IoT，用户许可证频段和LTE技术，其网络不限制传输讯息次数，所能携带的数据量也更高，因此适用于重视网络传输稳定性和实时性的智慧工业领域，或者是需要声音、图像文件等高数据传输的物联网装置。相对地，NB-IoT的功耗也高于另两项技术，电池寿命的损耗较大。同时与电信业者的协作模式，在向用户推广时会更为快速、简便，从另一角度来看，也受限于硬件成本(芯片)和月租成本。


  与NB-IoT相比，LoRa和Sigfox由于硬件成本低、功耗更�。虼烁屎显谛∈萘�、大范围的传输应用。LoRa技术目前的发展规模已趋向成熟，且曾与亚太电信及鸿海富鸿网合作，在台湾地区已有实际营运成果。虽然传输距离不比Sigfox，但传输带宽较高，建设成本和技术难度不高，适合在高科技厂区中建设封闭型网域，传输各类型的感测数据。

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