在萬物互聯時代，ARM的使命是通過提供支持終端設備的安全架構來擴展整個物聯網生態系統。最近，ARM專家Chet Babla結束了與全球的芯片合作伙伴、基礎設施供應商、運營商以及使用LPWA技術的終端用戶的一系列會面和交流，他如何看待關于蜂窩IoT技術業內常見的6個觀點呢？一起來圍觀吧。

許多文章里都聲稱Cat-M1（更正確的名稱是“LTE-M”）和NB-IoT事實上被采用的速度很慢，而Sigfox和LoRa等非蜂窩技術正在將自己確立為事實上的LPWA部署標準。 這里有多個要考慮的因素：

• 首先，任何LPWA技術 – 無論是基于蜂窩通訊技術與否，運營商部署還是企業部署 - 必須證明它能以商業上可行的方式解決現實世界的問題。

• 其次，物聯網應用有大量多樣性的特性，這意味著要滿足這些應用需求，需要不同的技術，“一種技術適合所有需求”路線無法為所有應用提供一種具有成本效益的解決方案。

• 第三，各種LPWA技術無法同時達到規范成熟度，NB-IoT在2017年3月才實現了3GPP Release 13規范的穩定性。因此，各種LPWAN技術都有不同的部署時間表以及對應的成熟度等節奏。

Chet Babla認為，除了少數例外，科技行業總是對無線技術的使用速度過于樂觀，但長期來看，這些技術的最終出貨量總是低于預期。一直以來的不變的旋律是最終在商業上的成功的是開放式無線標準。wifi、藍牙和3G都是開放標準成功的具體例子，這些標準早期的宣傳完全缺乏實際的商業吸引力，但是一旦生態系統的發展和商業用例變得更加清晰，相應的成功就會自動展現出來。

他還相信，任何開放的LPWA技術都需要實現超過1億個單獨的節點部署，才能達到為這個技術建立一個可自我維持的關鍵臨界市場規模，從而實現規模經濟。這里有一個平行的數字生態系統， 分析師Richard Windsor認為一個數字生態系統(使用Spotify為例說明)需要每天至少100萬活躍用戶才有機會達到臨界體量，而且只有當達到了300萬活躍用戶時，生態系統的資產可以盈利地獲利。雖然這不是一個與LPWA完全合適的比較，但臨界體量和隨后的盈利的問題同樣適用于LPWA技術，而1億的部署節點閾值與其他無線技術的經驗是一致的。

在Chet Babla最近的中國之行中，他會面了中國的運營商、芯片廠商、使用LPWA技術的終端垂直用戶，也有機會參加了GSMA的上海世界移動通信大會。很明顯，NB-IoT和Cat-M1正在堅定地把自己打造為關鍵的LPWA技術，LoRa也享有早期的商業吸引力。 GSMA在MWC上海指出，全球有37家運營商和27家供應商現在正在支持蜂窩LPWA，并有56個活躍的蜂窩LPWA試點項目覆蓋了儀表、停車、共享單車和安全面板等應用。目前全球共有7家主要運營商的9個商業化的Cat-M1或NB-IoT網絡。

在這些GSMA統計數據和其他最近的行業公告令人鼓舞的同時，讓Chet Babla更加確信現實中蜂窩IoT前景的是中國工信部（Ministry of Information and Information Technology ）最近發布了一項政策， 到2017年底，40萬個蜂窩基站將支持NB-IoT業務，到2020年目標達到150萬基站。這些基礎設施數量可以對應轉化為中國工信部2017年和2020年NB-IoT節點的目標分別是2000萬和6億。

Chet Babla認為這是個“假新聞”，用以編造一個話題，就像一些業內評論人士一直熱衷于制造VH vs. Betamax的討論，其實這兩種技術具有針對不同使用情況和基本不重疊的特性。

NB-IoT適用于簡單的傳感器節點應用，其中所連接的“事物”通常是固定的，并且這些應用每天間歇傳輸不超過幾十個字節的數據。智能停車，智能電表，農用傳感器和智能市政照明是非常適合NB-IoT的用例。

相反，需要更高數據率、移動性或語音的物聯網應用，如數字標識、實時資產跟蹤和報警面板等，則Cat-M1是最佳選擇。盡管總是有些應用讓兩者有交集，但這兩種技術是非常互補的，這也是Chet Babla在最近的討論中從運營商和基礎設施供應商那里聽到的非常明確的信息。

因此，要解決所有的物聯網應用，單模和多模式蜂窩LPWA解決方案和非蜂窩LPWA的解決方案將會共存。

目前（或在開發中）可用的大多數蜂窩式LPWA芯片解決方案的工程源自在已有的更高規格的LTE調制解調器技術（Cat-1，Cat-4）中，并不是從基礎設計為單模Cat-M1或NB-IoT解決方案。此外，Cat-M1標準支持相對于NB-IoT（即更高的數據速率，語音和移動性）的增強的功能能力，并且這些特征需要比NB-IoT更高的處理能力和更大的存儲器要求。

在某些行業領域中，有一種說法是當NB-IoT功能是Cat-M1解決方案的一部分時，NB-IoT是“免費提供的”，即通過將NB-IoT添加到多模Cat-M1 + NB-IoT時對芯片面積增大的影響的方案是適度的。這可能是一個廣泛的真實現象，但相反地，相對于Cat-M1，NB-IoT必須是更具成本效益的標準，因為其較低的處理需求和較小的功能子集，其等效為較小的硅晶片面積。

一直以來，互操作性問題是設備和基礎設施供應商軟件開發周期之間自然時間偏移的結果。當一些非向后兼容的變更請求（CRS）被引入到3GPP的2017年3月13日發布規范更新中時，生態系統之間的這種開發周期偏移被暴露出來。隨著設備和基礎設施供應商的軟件交付同步，這一問題將在未來幾個月消失，這是多個合作方共同努力確保全球互操作性的一個很好的例子，并不表示NB-IoT標準本來就有任何健壯性缺失。

順便說一下，供應商開發周期對新引進或更新標準的失調不一致并不局限于蜂窩LPWA技術；一個主要的基礎設施告訴我們，這是所有新的蜂窩標準演變的一個自然現象，并引用了與LTE第16類智能手機平臺測試相關的最近的互操作性問題并沒有成為熱點新聞 (因為業內人士理解這是任何復雜的多廠商技術開發中的自然現象)。

Cat-M1和NB-IoT”是否足夠高效節能，能讓電池續航10年? 有一個3GPP技術說明（TR45.820）提出了一種計算Cat-M1和NB-IoT電池壽命的方法學。它對接收機，發射機待機和深度睡眠功耗有明確的假設條件（對于給定的功率放大器和效率以及使用5Whr容量的電池）。

該分析報告還考慮了三種不同的覆蓋方案（即鏈接預算）的影響，Chet Babla簡單地稱之為“優良”，“典型”和“差”的覆蓋。

3GPP分析還考慮了示例IoT應用的要求：傳感器數據更新是每天一次還是兩個小時一次，每次是更新500字節還是200字節到網絡（供參考，住宅智能電表應用通常每天更新一次數據到網絡，要求上傳的的數據不超過100字節）。

3GPP分析表明，在“優良”的覆蓋率和低傳感器更新率用使用場景下，節點不需要頻繁地發送（或重傳）數據，實際上電池壽命由待機和深度睡眠功耗決定。在這些情況下，NB-IoT使用5Whr的電池理論上續航完全可以超過10年命。

相反，如果該節點被部署在一個“差”的覆蓋場景（如深藏在室內或在小區邊緣），或者如果此類應用要求每隔幾分鐘就更新一次傳感器數據，那么如此多的數據傳輸可能無法保證使用5Whr容量電池的NB-IoT設備有超過1年的續航時間。在這些“較差”覆蓋或多傳感器數據更新的應用場景下，節點設備的接收和發射功耗將是電池壽命的主要消耗者。

作為參考，用于這些應用的典型電池可以是AA或D型鋰電池，并且市售的電池可以輕易的實現大于3GPP假定的5Whr。在理論上可以使用小的紐扣鋰“電池”，但是大約十幾個并聯連接來的NB-IoT或Cat-M1設備需要提供所需的峰值傳輸電流。需要注意的是3GPP計算不考慮自放電（鋰電池約1％/年）或溫度效應（每升高10攝氏度，自放電增加一倍）。這些現實生活中的電池效應將會逐漸削弱整個電池的使用壽命。順便提一句，雖然NB-IoT是比Cat-M1更有效的LPWA技術，但在某些覆蓋范圍較差的情況下，這種優勢可能會受到削弱。

總之，蜂窩LPWA技術可以使電池續航能力超過10年，但在具體的應用中，續航能力計算是一個多變量的函數，并且對非蜂窩LPWA技術也同樣面臨所討論的不佳覆蓋條件和傳感器數據更新率所帶來的種種限制。由于不同的LPWA技術適合于各自不同的應用場景，因此對電池壽命進行粗略的一刀切式的比較是比較淺顯的。

如果規模和數量足夠，可以利用規模經濟來部署任何技術并降低成本。在“傳統”蜂窩M2M的市場，現在2G GPRS模塊價格已經低于5美元。但是，蜂窩通訊技術行業已經有25年的時間，有數十億的2G芯片組的出貨量，促使芯片和模組定價達到了成熟期。然而，業界不能再等25年才開始從蜂窩連接的“物聯網”的特性中受益，所以Chet Babla認為，需要對LPWA模塊供應鏈進行垂直整合，才能更快的實現革命性的、但仍然有利可圖的飛躍式的價格下調。

傳統的更高規格和更高數據速率的3G或LTE模塊并沒有引起供應鏈的垂直整合，這是因為終端應用領域如筆記本電腦，監控攝像機或汽車連接，通常能夠承受更高的模塊定價。對于LPWAN的激進的價格目標，Chet Babla認為芯片和模塊的毛利率疊加，對外部SIM組件的和RF前端無源組件的需求都是業界必須共同關注來實現大幅降低價格的領域。希望有遠見者將加緊應對這一挑戰，ARM正在積極探索如何支持其合作伙伴關系中的創新者達到這一目標。

考慮到2G GPRS解決了IoT應用的許多重要特性需求（例如語音能力，移動性和高度成熟的成本）, 如果你想知道為什么2G GPRS還不是 LPWA技術的最佳解決方案, 關鍵原因有兩個：2G頻段對運營商是極其珍貴的資源，正在全球范圍內被重新劃分給更高數據傳輸速率的應用；其次，2G技術的功耗不像蜂窩LPWA那樣具有競爭力，因為蜂窩LPWA在最初階段就制定了專用的的省電和非連續接收模式。

IoT并不是一個特定的技術，而是指使用適當的技術來實現可以解決現實世界問題的可行的商業模式。 對于物聯網行業，沒有一種萬能的聯網解決方案，業界需要接受和欣然接納這樣的情況。

PAN，LAN，WAN，授權和非經授權的連接技術都需要共存、相輔相成的，因此“我的連接技術是最好的”的說法不僅是錯誤的，它實際上是誤導和攪亂了行業致力促進的最終的垂直市場（如公用事業、農業、物流、建筑管理、保險等）。

LPWA連接技術肯定會在更廣闊的物聯網市場中發揮重要作用，ARM將繼續確保提供安全，高效的處理器和連接技術解決方案，以幫助實現更廣泛的物聯網生態系統。點擊“閱讀原文”訪問ARM Cordio主頁了解更多信息。