2G/3G网络退出的爱恨情仇，无疑会给各种物联网技术带来很多新的机遇，同时也给蜂窝网络运营商带来更多的挑战。在物联网飞速发展的今天，蜂窝广域网技术和局域网技术展开了形式多样的较量，网络安全也被提升到一个更高的层次。那么物联网未来的发展趋势会是怎样的呢？工信部文件解读5月7日，工信部办公厅正式发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，这是2020年第一个专门针对物联网领域的文件。这里我留下《通知》的网址：http://www.miit.gov.cn/n1146295/n1652858/n1652930/n3757020/c7901465/content.html公告内容不多，大家可以看懂通知。这里简化一下，就是运营商的2G/3G业务需要进行网络迁移。建议转NB-IoT、4G（含CAT1）和5G。工信部也担心运营商做不好，所以密切关注。首先，工信部最关心的是原有用户的使用情况。如果运营商的2G/3G关闭了，原来用户的业务怎么办？要求运营商尽快提供NB-IoT、4G（含CAT1）和5G覆盖服务。如果做得好，不能影响原有用户的业务发展；同时，作为运营商之母的工信部，也担心运营商在业务迁移过程中吃大亏。首先，它公开建议将原有的2G/3G用户业务转移到运营商的其他平台，然后细心引导运营商寻找更多的应用和支撑技术，降低成本，提供解决方案。说白了，主要有两点。一是要求运营商服务好客户，以保持国家物联网的快速发展，二是帮助运营商出谋划策努力工作，多赚钱。这里我们以高铁为例来打个比方。由于我国的高速发展，原来的绿色铁路（2G/3G）将被淘汰，现在取而代之的是更高效的铁路和谐（NB-IoT）和复兴（5G），原来的T-前缀特快列车将升级（LTECat1）。那么铁路公司（电信运营商）需要大量的投资。这时，国家铁路局（工信部）着急了，说一定要修铁路，不能影响原来旅客的出行，而且不仅大城市要修，小城市也要修。城市也要覆盖，火车班次不能减少。原有铁路网需要Fullcoverage（需要NB-IoT全覆盖和深度覆盖）。这时候铁路局也说了，票价不能太贵，否则原来的乘客会去坐飞机或者坐车（其他物联网技术），必须提供更多的服务，比如提供食物和火车上的饮料。提供零食，按摩座椅，一定要多点人来坐火车，尽量少亏钱，不然天天在空车上跑来跑去亏钱（NB-IoT大量基站在灯下）负载和空载状态）2G/3G退网这块大蛋糕去哪儿了？《通知》明确提出，到2020年底，移动物联网连接数要达到12亿，实现这一目标没有太大悬念。根据2019年通信行业统计公报，2019年底移动物联网连接数已超过10.3亿，而2018年底为6.71亿。从历年通信行业统计公报数据来看，近年来移动物联网连接数的增长速度非常快。最新数据显示，截至2020年3月末，移动物联网连接数达10.78亿，一季度增加4800万。按照这个速度，距离年底突破12亿仅一步之遥，出现移动物联网连接数超过人与人连接数的“物超人”局面连接将很快实现。然而，超过10亿台移动物联网设备中的大部分仍基于2G网络连接。在2G退网的背景下，这种结构并不健康。因此，《通知》在发展目标中也明确提出“建立NB-IoT、4G（含LTE-Cat1）、5G协同发展的移动物联网综合生态系统”。一个亮点是在《通知》中特别强调了Cat1的作用。业界一致认为，未来几年，在移动物联网连接结构中，NB-IoT+4G将成为主流方式，4G中Cat1将占据绝大部分份额，与NB-IoT一起形成中低速率物联网连接主力军。目前，国内Cat1行业生态正在逐步完善。以紫光展锐、ASR为代表的芯片厂商平台占据主要份额。各模组厂商纷纷推出Cat1模组，使得Cat1成为2020年物联网热点，模组成本也打开了下降通道。从芯片设计的角度来看，Cat1模块的价格最终会与NB-IoT相媲美。那么这块超过10亿部移动设备的大蛋糕将如何分配呢？在分析这个问题之前，有必要了解一下原来2G业务的应用范围。现阶段应用最广泛的2G物联网卡主要是POS机、车辆、追踪器、智能穿戴等，以及大量的电网、厂管等固定设备。针对这些需求，可以承担的技术包括NB-IoT、Cat1、私有局域网（LoRa和小型无线技术）。出于网络安全和管理的需求，大量的企业、工厂、园区都在建设自己的专网。2G网络退出后，他们将不再继续使用移动物联网，而是使用私有企业网络。这部分约占总数的5%。剩下的大部分设备都是移动终端设备，必须使用运营商的网络，这是NB-IoT和Cat1的竞争。工信部信息通信发展司副司长刘玉林曾明确指出NB-IoT市场面临的三大挑战：NB-IoT应用需要进一步普及。目前，我国NB-IoT连接大部分集中在少数几个城市，在全国范围内的普及程度还有欠缺。大量基站处于轻载和空载状态。NB-IoT网络覆盖有待进一步提升。部分地区NB-IoT网络覆盖水平不能完全满足承载2G连接迁移的要求，局部覆盖深度有待加强。采用先进移动技术的比例有待进一步提高。在现有物联网连接中，2G、3G连接仍占据较大份额，要加快形成以4G、5G技术承接各类物联网连接的发展格局。同时，根据重点应用场景需求，进一步提升和优化NB-IoT网络质量，加强深度覆盖，有力支撑各类应用持续发展。与连接数量相比，物联网连接结构分布的目标更为重要，加快淘汰落后产能，支撑形成从低速到高速的多层次合理结构，从高时延到低时延与最先进、最主流技术的物联网连接模式可以在未来十年发挥“新基建”支撑各行业数字化转型的作用。相比NB-IoT技术与Cat1技术和2G技术的相似性，Cat1技术更加相似，其速率完全兼容原有的2G要求。但是，NB-IoT技术功耗更低、距离更远，对于原有的2G业务来说没有任何优势。计量和烟感优势是近两年发展起来的新业务，并不是原来的2G业务。对于轻便摩托车管理等一些跟踪应用，NB-IoT技术与Cat1相比没有优势。此外，Cat1的网络升级和覆盖速度更快，后续此类NB-IoT的应用肯定也处于劣势。综合考虑，原有2G业务约10%将转为NB-IoT业务，其余85%业务将转为CAT1。总结一下原来的2G业务切换，5%是专网，10%是NB-IoT网络，85%是4G（含CAT1）。局域物联网与蜂窝移动物联网的恩怨随着运营商手机用户的饱和，工作重心转移到物联网市场。与此同时，局域网技术也在物联网市场快速发展，从而形成了授权频段与非授权频段的技术大战。授权频段的移动蜂窝网络技术有NB-IoT、4G（含CAT1）和5G，而局域物联网技术有Wi-Fi、ZigBee、LoRa等，其中5G对Wi-Fi的冲击是率先吹响战斗号角。据说5G商用后，将没有Wi-Fi市场。5G将抢占之前的Wi-Fi市场，而后NB-IoT将向LoRa发起长期进攻。结果是什么？Wi-Fi和LoRa仍然发展得很好。Wi-Fi推出了Wi-Fi6，国内越来越多的项目正在使用LoRa进行私有专有网络部署。Wi-Fi是手机和智能家居的标准配置。几乎每个家庭和企业都有自己的Wi-Fi局域网；而LoRa是智能楼宇、智能社区、智能工厂的标准配置。被招商局、万科等房地产企业使用。LoRa覆盖楼宇和社区，腾讯、阿里等大量企业使用LoRa覆盖园区。很显然，它在受到运营商网络的炮轰后并没有退缩，反而发展得更好。当时，埃隆马斯克还声称他的卫星网络解决方案可以杀死电信运营商。我们也用刚才的铁路案例来打个比方。运营商的网络相当于轨道交通，卫星通信相当于飞机，其他局域网通信相当于汽车。运营商说大家坐火车和地铁（5G和NB-IoT）不要开车（Wi-Fi、LoRa），ElonMusk说以后大家都不做地铁和火车了（5G和NB-物联网）外出，乘坐飞机（卫星通信）。这是不可能的，是由经济成本决定的。就传输相同数据量和区域覆盖的综合成本而言，卫星通信是蜂窝移动网络的100倍，而蜂窝移动网络是局域网的10倍左右。也就是说，如果一个家庭同时使用5G和Wi-Fi进行同一种网络应用，5G实际产生的社会资源综合成本是Wi-Fi的10倍，这是物理原理决定的。同样，如果计算每个终端设备后面的NB-IoT基站的平均折旧和维护成本，大约是LoRa终端的10倍。你现在看到的NB-IoT的成本跟LoRa不相上下，只是因为有政府补贴。2019年补贴后，NB-IoT物联网卡年流量费不足1元。工信部专门发文要求整改，不得恶意补贴。2020年，运营商的NB-IoT物联网卡价格大幅上涨（现在已经涨到5元/年），让之前批量推出NB-IoT产品的很多企业后悔了。事实上，专网和运营商的公网各有特点。专网的优点是按需建网，投资成本低，维护灵活。但是，运营商网络投资大，服务不能快速及时。但运营商的蜂窝网络具有覆盖面广、制式统一的优势，用户可以漫游范围广。因此，专网只适用于一个区域内的网络，无法实现广域覆盖。每个用户的Wi-Fi覆盖范围仅限于家庭和办公室，而每个用户的LoRa覆盖范围是一个家庭、一栋建筑物或一个公园。专网与运营商的蜂窝网络相辅相成，相互支持。你可以想象一下，如果你用的是运营商网络，当信号不好的时候，你给运营商打电话，运营商会不会马上帮你优化网络，当网络设备出现故障或者干扰的时候，运营商能不能帮用户解决问题及时，相信答案一定是否定的。但是，使用专用网络时不存在此问题。如果这里信号不好，加个Wi-Fi路由器或者LoRa网关就可以了。快速处理设备故障、信号干扰、容量过载等问题。公网难对付，还可能存在退网风险，所以越来越多的企业开始搭建自己的专网。事实上，运营商在实际网络部署中也采用了构建专网的按需部署方式。比如NB-IoT项目在一些城市做了室外覆盖后，建网速度很慢。只有在有具体项目的情况下才会进行深度报道，没有项目的时候才会做深度报道，没有项目的时候不会做深度报道。这也是《通知》中强调的问题。现在各大运营商的5G项目都是帮助一些大型国有企业建设5G专网。这样，运营商就可以实现很小的投入产出比，而其他项目需要大量的网络建设投资，收入很少。运营商的网络覆盖已经变得像私人局域网了，真是可惜。对于区域性物联网应用，专网在成本上更具优势。由于5G和NB-IoT建设投入大，运营商收入少。工信部信息通信发展司副司长刘玉林也表示，大量NB-IoT基站处于空置状态。经过统计，平均一个NB-IoT物联网基站的年收入还没有一个高端4G手机用户高，甚至连电费都撑不起。这也是NB-IoT之所以有立项部署网络的原因。安全讨论运营商网络和私有网络哪个更??安全？安全问题一直是运营商攻击专网的口号，但实际上专网更安全，运营商的网络很不安全。我们可以从市场和技术两个层面来分析。首先看市场，军队的网络覆盖不使用运营商的网络；各市公安安防网络自行独立部署，包括对讲系统、通信系统等；国家电网还利用自己的协议标准大力建设自己的专网，从专网光纤到230MHz网络，每一步都是尽快脱离运营商的网络。不在乎每年几千万的通讯费，更在乎安全；同样，国内大量企业和房地产公司使用自己的专网进行覆盖，一般短距离使用Wi-Fi，长距离使用LoRa。这些市场现象都表明私有网络更加安全。网络攻击方面，可以在深圳华强北购买假基站，可以收集一定范围内的用户数据，群发短信。许多不法分子利用它进行诈骗。这也是《通知》中强调的问题。工信部要求运营商做好移动物联网安全和数据保护，这也说明运营商的网络安全漏洞问题一直是工信部头疼的问题。安全性对比可见一斑。这也是国内大公司纷纷建设自己的5G专网的原因。这些5G专网也是运营商积极推广的产品。既然5G网络在公网和专网的服务质量是一样的，为什么这些大公司还需要自建5G专网，因为专网更安全。在分析技术安全之前，这里要补充一点。LoRa其实是一种物理层通信技术，相当于FSK、ASK、PSK的调制技术，运营商的NB-IoT、4G、5G、WI-Fi蓝牙。无线通信技术采用FSK、ASK、PSK这三种调制技术进行通信。LoRa生态是国外运营商使用的LPWAN技术LoRaWAN，而LoRa在国内的推广一直是作为局域网无线技术，被称为“长Wi-Fi”。它的使用方式与Wi-Fi完全相同，只是工作距离远，功耗低，传输速率小。根据IOTMedia的LoRa白皮书研究报告，目前国内只有5%的LoRa产品采用LoRaWAN协议，其余95%采用私有局域网协议。然而，国内运营商一直搞不清楚LoRa到底是什么。他们一直认为NB-IoT的对手都是在争夺LPWAN市场。事实上，并非如此。LoRa在国外和国内是完全不同的。LoRa在国内的重点是室内应用，最大的竞争对手是ZigBee。一项数据是否安全的技术分析可以从三个方向进行分析：射频物理层分析、数据传输过程分析、安全加密算法。从物理层分析，数据的安全性主要是由于信号的隐蔽性强，也称为低可检测性（LPI---LowProbabilityofIntercept），不易被检测到。很少有干扰。如图所示，扩频前的数据在本底噪声之上，其信号非常容易被检测到。信号传播时，信号完全低于本底噪声，无法通过能量强度检测。这就是为什么军事工业一直使用扩频技术作为通信手段的原因。由于扩频信号是在一个比较宽的频带内展开，单位频带内的功率很小，信号被掩埋在噪声中，一般不易被发现，更难进一步探测检测随机加密等信号的参数，所以说它的隐蔽性好。此外，由于扩频信号具有很低的功率谱密度，对所使用的各种窄带通信系统的干扰很小。在安全性方面，LoRa技术也继承了扩频技术的优点，一般设备很难检测和干扰LoRa信号。在上面讨论的所有物联网通信技术中，LoRa技术在噪声下可以在25dB下解调，而其他物联网通信技术必须在高于一定强度的噪声下才能实现解调。其他物联网通信技术的波形很容易被频谱分析仪设备捕获，也很容易受到干扰。当然，由于Wi-Fi等技术的工作距离较短，不便于远距离使用，也不易远距离泄露信号。相比之下，移动蜂窝网络由于工作距离远，缺乏LoRa扩频的优势，在物理层安全性方面不如LAN物联网技术。从数据传输过程分析，采用公网技术的终端设备数据首先到达基站，然后到达移动交换中心，最后到达运营商的云端，再将最终数据转发给客户应用或客户的云。但是，使用专网的数据不需要到达运营商的云端。专网的Wi-Fi和LoRa数据直接在本地采集和计算，数据甚至不会离开园区范围。数据传输的越远，传输次数越多，安全性越差。而专网技术可以将数据完全存储在本地，数据始终掌握在自己手中，真正安全。许多政府和企业网络与内部网络和外部网络隔离。这种隔离是为了网络安全。如果使用专网，可以直接连接到原来的政企内部网络，安全级别非常高；如果采用公网技术，只能通过外网。如果此时要将数据传输到内网，安全性会大大降低。这也是前面提到的国内大公司都在建设自己的5G专网的原因。这些5G专网会在基站本地进行处理，直接下发到用户本地服务器。从数据传输过程分析，以移动蜂窝网络技术为代表的公网完全被以局域网物联网技术为代表的专网打败。从数据加密方式分析，以移动蜂窝网络技术为代表的公用网络为了方便和高效，采用了相同的加密方式，因此即使具有一定的加密级别，也很容易被攻破。毕竟，不能为了安全而牺牲效率和便捷性，因为在公网传输的数据，安全级别要求不同，绝大多数数据对安全性要求不高，得不偿失为了少数人的安全而牺牲大部分效率。因此，即使在国家执法部门的全力支持下，仍然存在大量的伪基站设备，这是无法避免的。因为公网的普遍性，不可能为了安全做太多的定制化服务，必须在两者之间取得平衡。专用网络则完全不同。它们可以根据客户的需要武装成“装甲车”。数据安全加密算法和手段尽其所能。为了安全起见，可以牺牲数据速率和成本。这完全是公共网络。无法使用。特别地，LoRa技术只是一种物理层的透传技术。用户可以在网络层链路层设置自己的安全引擎，可以进行最深度的定制，也可以加入硬加密芯片。比如国泰科技就开发了LoRa的安全芯片，安全级别比U盾更高。从数据加密方式分析公网技术再次失败。近日，国家网信办、国家发改委等12部门联合发布《网络安全审查办法》（以下简称）。国家互联网信息办公室负责人就《办法》相关问题回答了记者提问。具体链接如下：http://www.gov.cn/zhengce/2020-05/07/content_5509544.htm。对于网络安全审查是否会限制或歧视国外产品和服务，官方给出了准确的回答：《办法》明确规定了审查的内容，由此可见网络安全审查的目的是为了维护国家网络安全，无意限制或歧视外国产品和服务。对外开放是我们的基本国策，我们欢迎外国产品和服务进入中国市场的政策没有变。其实准确地说，Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa、2G、3G、4G都不是中国技术。甚至5G和NB-IoT也不是100%中国技术。分析并非100%中国制造。《办法》从来没有提到要使用运营商的公网，而是建议使用更安全可控的网络。众所周知，私有网络自然更加安全可控。这就是为什么专网在电力、水利、广播电视、应急管理、民航等重要领域都有应用的原因。这些部门也是《办法》中强调的影响或可能影响国家安全的部门。他们在国家的指导下使用专用网络。专用网络保证信息安全。事实上，上述各部门都有使用LoRa和Wi-Fi技术实现专网的案例，并且还在不断扩大。结束语移动蜂窝广域网和局域物联网的发展各有特点。一般来说，这是一种互补的关系。虽然竞争在所难免，但相互合作，共同推动物联网发展是历史的大方向。一项技术是否具有优势，能否替代另一种技术，取决于其技术特点，是否符合市场需求。各种政府公告和文件的目的是为了看到中国物联网发展的大趋势。肯定不会打压某项技术，市场会做出合理的调整。
