選擇物聯網協議：深入瞭解LoRa，Cat-M和NB-IoT
選擇正確的物聯網協議對您企業的物聯網專案可能意味著一切。
自1982年第一臺非官方的物聯網(IoT)裝置——卡內基梅隆汽水機問世以來，已有超過30年的歷史了。該裝置被改裝成向一群大學生報告其飲料餘量，這些學生希望得到冰涼的可樂，但是他們往往到了汽水機後發現飲料沒有了。幾十年後，物聯網還沒有走出發展階段，也沒有實現我們所期待的大規模潛力。但這即將改變。
在過去的10年中，物聯網技術變得更加經濟有效。裝置本身成本更低、更節能、體積更小、並且越來越優化，以填補物聯網架構中的特定角色，從而創造新的業務成果。在接下來的20年裡，我們可以將多達一萬億臺裝置連線到網際網路。我們連線的裝置數量越多，我們能夠通過物聯網發現和實現業務改進的機會就越多。
現在，所需的技術已接近成熟，功能性物聯網實施正在逐漸增加。物聯網服務和系統的浪潮已經開始湧入市場，並充斥著各種各樣的架構、功能集和應用程式。雖然在投資物聯網硬體或完整的物聯網解決方案時需要考慮許多因素，但要了解物聯網感測器可用的協議，以及具有前瞻性思維的商業決策者如何做出最佳的協議選擇，無論是現在還是以後，都是至關重要的。
如何選擇物聯網(IoT)協議
物聯網協議是物聯網系統節點所使用的網路語言，對部署的整體可行性至關重要。該協議規定了物聯網解決方案通訊的範圍、格式和複雜性，並在確定成本和功能方面發揮了主要作用。
因此，如果您對部署自己的物聯網感興趣，那麼如何選擇合適的協議—— 一個符合您需求和規模的協議?這裡有兩個主要因素需要考慮：
- 電源：感測器是否需要電池電源支援工作數天、數月或數年?它們需要多久報告一次?是否考慮使用一次性裝置、或者是否可以使用可更換電池或可充電電池?
- 連線性：通訊需要覆蓋的範圍，以及每條訊息需要傳送多少資料?網路提供商是否能夠保證您的連線需求?
如果物聯網部署的需求隨著實際應用場景而下降，通常會表明他們應該考慮哪些協議以及預期的成本。最小且要求最低的物聯網設定——用於連網的家庭或辦公室——可以在普通的Wi-Fi網路上執行，所有元件都可以持續供電。近距離網路連線的其他選擇是Zigbee、Z-Wave和藍芽。
在功耗、範圍和成本方面，每種方法都有不同的優點和缺點。
對於需要少量資料傳輸的農場、校園或城市等較大的區域來說，獨立的低功耗廣域網(LPWAN)是完美的解決方案——LoRaWAN和SigFox是兩種最受歡迎的LPWAN。當談到覆蓋區域和跨越邊界時，像NB-IoT或Cat-M這樣的蜂窩協議可能看起來更實用。
讓我們來看看LPWAN的具體例項，以及蜂窩物聯網部署，以幫助瞭解哪些選項有助於未來的物聯網優勢和成長。
使用LPWAN執行優化區域網路
如果您管理大型專案，如建築專案、煉油廠、或任何需要在廣闊的區域上跟蹤人員、裝置和危險條件的類似操作，您可能已經考慮過啟動自己的物聯網部署。也許您經營著一家工廠或倉庫;也許您負責監管牧場或其他農業區;也許您維護一個大型學校或政府園區。所有這些都是物聯網似乎有望產生持久業務影響的行業——創造更高效的流程、節省資金並創造新的收入。對於連接面積大於單個小型建築物的網路，LPWAN通常是最有意義的。
如果您部署像LoRaWAN這樣的LPWAN而不是連線到蜂窩式物聯網，那麼您很可能會支付相同或更少的費用，並且您將在部署中擁有更多元素。雖然成本效益模型會根據您的業務模式而有所不同，但LPWAN通常會為您提供所需覆蓋區域的專有區域網路：您擁有所有裝置、網路和通過網路傳輸的資料。
如果您搭建自己的LPWAN，您將負責監控、支援、維護和維修所出現的故障，您還必須確定如何防護您的網路安全。出於這些原因，強烈建議您部署包含整個解決方案的LPWAN。這意味著由一家公司建立感測器、閘道器、雲和應用程式，而不是零散地組裝在一起。其優點在於，一切都是預先整合的，旨在安全地協同工作，而且當您需要支援和維護時，您將始終知道該打電話給誰。
另一個顯著的區別是，與蜂窩資料包不同，LPWAN傳輸並不總是等待接收確認。這可能是一種好處，也是一種負擔：您可以在沒有確認的情況下在系統上獲得更多流量，但有時您會因網路擁塞而丟失資料。
兩種最流行的LPWAN協議是LoRaWAN和SigFox。其中，LoRaWAN和LoRa技術近年來增長最快，並且未來五年的增長潛力巨大。但這並不能低估SigFox，它主要在歐洲啟動和執行，而且每臺裝置的功耗比要LoRaWAN低。SigFox的資料有效負載也比LoRaWAN小，使得更低的功耗成為可能，但也限制了SigFox使用者使用LoRa技術所提供的某些行業和關鍵功能，如支援執行器和現場更新。
對於LoRa和LoRaWAN來說，最簡單的例證是它們的廣泛支援、多功能性和前景。超過500家領先的科技公司加入了LoRa聯盟。LoRa技術不斷髮展，以滿足不斷變化的物聯網方法和新應用例項。
利用蜂窩協議駕馭遠端物聯網
想象一下，您負責為全市或全省範圍的醫院、零售商、機場或其他企業提供服務，並且可以從一致的清晰檢視中獲益;或者想象一下，您參與了備災或環境監測，需要分析來自跨區域感測器和資料來源的資訊;也許您經營一家租賃公司，可以使用一種方法在不可預測的廣闊空間內緊密跟蹤您的裝置和車輛。對於那些在廣闊地域中經營，或者在他們無法合法地建立閘道器的領域，蜂窩協議將是首要選擇。
雖然可能會出現其他技術，並在仍在發展中的市場中佔有一席之地，但似乎佔市場份額最大的兩個協議是CAT-M和NB-IOT。
在這兩者中，窄帶物聯網(NB-IoT)的電池效率更高，並且可能以較低的訂閱價格提供。它提供了低功耗的通訊和與LoRa配置檔案更緊密匹配的資料大小，從而簡化了希望涵蓋LPWAN和蜂窩使用案例的物聯網提供商的跨感測器的相容性。
相反，Cat-M將允許更高的資料速率和低延遲通訊，如果使用者需要從他或她的物聯網裝置收集大型檔案或將大量更新推送到物聯網端點，這可能是至關重要的。Cat-M將允許低質量語音，並將更多地用於真正的實時應用，如智慧車輛。
蜂窩物聯網協議提供了一種在區域、全國甚至跨大陸範圍內利用物聯網資料的方法，而無需預先建立閘道器來建立覆蓋區域。相反，可以利用供應商現有的基站傳輸物聯網資料。這也意味著您的物聯網將具有與蜂窩網路相同的盲點，並且如果網路連線中斷(出於維護、訂閱限制、緊急情況或其他原因)，您的物聯網也將中斷。儘管如此，部署的便利性和覆蓋範圍往往超過了依賴蜂窩網提供商的成本和侷限性。
期待
NB-IoT和Cat-M協議的普及程度還有待觀察。兩者的推出都是相對較新的，而且還在不斷增長，兩者的可用性在很大程度上更依賴於蜂窩供應商的計劃。最終，NB-IoT的低功耗通訊將以適當的成本為大多數人所青睞，並最終使其他蜂窩協議相形見絀。但是，LPWAN和LoRaWAN仍然會存在，特別是那些想要覆蓋大面積或擁有專有網路的公司。
也許我們會看到更多的物聯網公司轉向與協議無關的模式，在這種模式下，您無需選擇某個協議來部署哪個物聯網解決方案。您的感測器可以支援多協議。當您考慮部署物聯網並著眼於未來的相容性時，請注意您可以考慮哪些協議，並選擇一個對您的規模、功耗和連線需求以及技術的未來更有意義的協議。