ICA联盟-低功耗广域网络白皮书（物联网）-2018.10-89页-6mb

低功耗广域网络（LPWAN）白皮书总结

核心内容概述

低功耗广域网络（LPWAN）是为满足物联网（IoT）在广域范围内数据交换频率低、连接成本低、适用复杂环境等需求而产生的新型通信技术。其主要特点包括超低功耗、广覆盖、超大连接和低成本，能够有效支持大量低成本、低频数据传输的设备联网需求。

主要观点与关键信息

1. 物联网对LPWAN提出要求

• 市场规模：截至2017年底，全球物联网连接数已达75亿，预计到2025年将增长至251亿。
• 技术短板：现有技术如蓝牙、ZigBee、WiFi等无法满足远距离、低功耗、低成本、广覆盖等需求，尤其是在表计、路灯、井盖、垃圾站点等场景中。
• LPWAN的优势：支持远距离通信、低功耗、低成本、大连接，成为物联网连接的理想技术。

2. LPWAN的发展历史

• 早期雏形：上世纪80年代末90年代初已出现低功耗广域网的雏形，如AlarmNet和ARDIS。
• 技术演进：进入21世纪后，随着市场需求和产业推动，形成基于授权和非授权频谱的两大技术阵营。
• 主要技术：
  • 授权频谱：NB-IoT、eMTC、EC-GSM，由3GPP推动。
  • 非授权频谱：LoRa、Sigfox、RPMA、ZETA等，由企业或组织推动。

3. LPWAN主要技术介绍

• NB-IoT：由3GPP制定，具有广覆盖、低功耗、大连接、低成本等特性，已成为主流蜂窝物联网技术。
• LoRa：由Semtech主导，基于非授权频谱，支持远距离、低功耗通信，已形成全球部署。
• Sigfox：采用超窄带技术，覆盖全球32个国家，通过开放终端市场和专利授权模式实现盈利。
• RPMA：由Ingenu开发，具有强覆盖能力和系统容量，采用双向通信和广播控制。
• ZETA：国内自主研发，支持双向通信、低功耗多跳自组网、频谱利用率高。

4. LPWAN主要应用领域

• 广泛适用性：适用于智能工业、智慧农业、智能公共事业、智慧城市、智能交通等。
• 典型场景：
  • 长时间免维护设备（如传感器、水表、井盖监测等）。
  • 广泛分布设备的统一管理（如共享单车、城市照明、资产跟踪等）。
  • 低频使用但保持在线的设备（如抄表、宠物防丢等）。

5. 国内外LPWAN产业现状

• 授权频谱：NB-IoT/eMTC在传统运营商主导下快速发展，尤其在中国和欧洲。
• 非授权频谱：LoRa、Sigfox等技术在全球迅速部署，形成大量非运营商主导的网络。
• 市场格局：
  • NB-IoT：全球主流运营商积极参与，市场集中度高。
  • LoRa：技术成熟，生态丰富，市场集中度相对较低。
  • Sigfox：全球覆盖32个国家，通过合作伙伴模式推广。

6. LPWAN标准化进展

• 3GPP：推动NB-IoT、eMTC、EC-GSM等技术，为未来5G mMTC场景打下基础。
• LoRa联盟：成立时间较晚，但发展迅速，成员超过500家，推动LoRaWAN标准国际化。
• ICA联盟：中国主导的物联网连接标准联盟，推动LoRa CN470频谱标准，促进国内LoRa生态发展。

7. LPWAN产业生态分析

• 产业链构成：包括芯片、模组、终端、通信设备、运营商、平台、应用等。
• 市场集中度：
  • NB-IoT：芯片、模组、通信设备等环节市场集中度高。
  • LoRa：芯片环节集中度高，其他环节参与者众多，竞争充分。
• 新型运营商：随着技术发展，非授权频谱的LPWAN技术使更多企业或个人成为“人人运营商”，降低网络接入门槛。

8. LPWAN产业未来展望

• 市场规模：预计到2020年，LPWAN连接数将占物联网总连接数的60%；到2022年，将超越2G、3G、4G成为物联网领域应用最多的技术。
• 技术互补：NB-IoT与LoRa等技术将互补共存，NB-IoT在基础设施和政策支持下占据主导地位，LoRa凭借生态和部署优势，成为事实标准。
• 商业模式：基于LPWAN的网络运营模式多样化，形成“人人运营商”的新趋势。
• 政策与监管：频谱政策对LPWAN发展至关重要，明确的频谱划分有助于技术推广和产业成熟。

LPWAN产业生态发展走势

• 阶段发展：从供给推动到需求拉动，产业逐步成熟。
• 生态构建：LoRa联盟、ICA联盟等推动技术标准化和生态建设。
• 未来趋势：物联网产业将从“供给驱动”向“需求驱动”转变，形成地区化、多样化的网络模式。

主要贡献单位

• LoRa联盟：推动LoRaWAN标准和全球部署。
• ICA联盟：促进国内LoRa生态发展，推动CN470频谱标准。
• 3GPP：推动NB-IoT/eMTC等授权频谱技术。
• 国内企业：如阿里巴巴、升哲科技、罗万信息等，积极参与LPWAN产业链各环节。

图表与数据

• 图1：全球物联网连接数预测（2015-2025年）。
• 图2：物联网通信技术矩阵。
• 图3：LPWAN特点对比。
• 图4：物联网无线连接技术发展蓝图。
• 图5：全球LoRaWAN频谱分布。
• 图6：NB-IoT标准历程。
• 图7：LoRaWAN星型拓扑结构。
• 图8：物联网无线网络场景矩阵。
• 图9：LPWAN应用领域示例。
• 图10：LPWAN发展的三个阶段。
• 图11：LPWAN主流技术概况。
• 图12：LoRa全球部署地图。
• 图13：ICA联盟LoRa标准图示。
• 图14：NB-IoT和LoRa市场集中度对比。
• 图15：LoRa芯片供应情况。
• 图16：LoRa模组产业分析。
• 图17：终端产业分析。
• 图18：通信设备产业分析。
• 图19：运营商产业分析。
• 图20：平台产业分析。
• 图21：应用产业分析。
• 图22：ICA联盟职责划分。

总结

低功耗广域网络（LPWAN）作为物联网发展的关键技术，具有覆盖广、成本低、功耗低、连接能力大等优势，适用于大量低频、低数据量的设备联网场景。随着技术的成熟和生态的完善，LPWAN将在未来物联网市场中占据重要地位，形成“人人运营商”的新模式。NB-IoT和LoRa等技术将互补共存，推动全球物联网发展。