LoRa,LTE-M,Sigfox三者的比较

2018-03-08 16:04:36 唯传科技 1801

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。

 

我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。

 

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。

 

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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,我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,然后我们才可以看到经济效益。

 

那么让我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。


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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。

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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。

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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。我不否认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,我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。

 

如果我来选择,我会选择哪一种?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。如果我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。

 

我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,我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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