十年前，人们对能够为大规模物联网提供动力的蜂窝网络寄予厚望。事实上，根据EnterpriseIoTInsights最近的一份报告，思科和爱立信都预测到2020年联网设备市场将达到500亿台设备。但整个物联网市场的增长速度比当时的预测要慢，超过了在这些预测结束的一年后，现在只有124亿个物联网设备在流通。但是，LoRaWAN等LPWAN解决方案很容易适应物联网应用的需求，将对海量物联网产生更大的影响。大规模物联网由连接到支持相对较低吞吐速度的网络的大量低复杂性、低成本设备组成。这种专用传感器设备和网络的组合正在改变企业的运营方式、公共基础设施的监控方式以及组织实施可持续发展计划的方式。因此很容易理解为什么蜂窝网络在10年前被寄予厚望。毕竟，蜂窝连接主导着其他类型的设备。运营商已经拥有基础设施，那么为什么他们不能轻松地使用它来为大规模物联网提供动力呢？物联网的大规模发展似乎只有几年的时间了。然后还有更多。永远在地平线上。蜂窝物联网挑战事实证明，在做出这些预测时，大规模物联网部署所需的技术并不存在。在其他挑战中，基础设施成本、设备电池寿命要求和可用性之间存在不匹配。蜂窝运营商正在尝试使用并非专为物联网打造的技术来连接预计数十亿台设备。在目前部署的物联网设备中，2G和3G代表了大多数蜂窝物联网连接，53.1%使用其中一种。这是有问题的，因为运营商正在逐步淘汰这些遗留技术，而他们的替代技术仍在努力获得牵引力。今年，AT&T和T-Mobile等运营商正在关闭其3G网络，而2G网络在世界大部分地区已经过时，欧洲部分地区也将效仿。47%的用户没有收到网络关闭的通知，导致前进的道路不确定。近年来，随着用例要求变得更加清晰，蜂窝低功耗广域网(LPWAN)技术得到了发展，但即使在其最主要的地区，挑战依然存在。以中国为例。根据Sequans内部估计，它是NB-IoT和Cat-M1最大、增长最快的市场，2020年该地区售出1亿个蜂窝LPWAN芯片组。全球其他地区估计仅占500万个NB-物联网芯片组。在中国，数据计划和基础设施投资使这项技术流行起来，但即使是在中国，硬件供应商也难以盈利。让我们来看看三个蜂窝物联网挑战以及LoRaWAN如何提供解决方案。1.昂贵的连接，尤其是基础设施成本，一直是使用蜂窝网络进行大规模物联网部署的最大障碍之一。蜂窝网络需要昂贵的基础设施来支持它，包括建造成本超过100,000美元的信号塔、昂贵的网关，以及部署和持续管理网络所需的大量劳动力。由于蜂窝网络固有的部署模型，运营商无法按需构建网络，不像LoRaWAN等免许可LPWAN解决方案可以轻松适应物联网应用需求。LoRaWAN硬件还具有较低的物料清单(BOM)成本，与基于蜂窝的解决方案相比，这降低了整体基础设施和解决方案成本。这甚至没有考虑到关键领域的功能差异，例如终端设备功耗及其在大规模部署中的相关成本。NB-IoT最常见用例（如资产跟踪、智能计量和可穿戴设备）的通信配置文件会导致蜂窝设备的高功耗。支持更多耗电设备不可避免地会导致电池耗尽，而NB-IoT固有的“喋喋不休”性质又加剧了这种情况。部署设备后，蜂窝设备的固件更新通常比LoRaWAN设备消耗更长的电池寿命，这使得LoRaWAN成为需要在现场持续更长时间的项目的更可行的解决方案。根据Semtech的说法，LoRaWAN的整体功耗比NB-IoT低三到五倍。NB-IoT的电池寿命也不如ABIResearch发现，LoRaWAN设备的平均电池寿命超过五年，使用寿命更长，具体取决于用例。来自博洛尼亚大学、特伦托大学和集成系统实验室的一组研究人员发现，根据他们使用为监测结构完整性而开发的传感器进行的实验数据，在某些情况下，LoRaWAN电池寿命可能比NB-IoT更长应用程序10倍。2.覆盖范围参差不齐，选择较少由于NB-IoT和CAT-M1部署的延迟推出，蜂窝物联网解决方案尚未大规模部署。然而，由于部署模型的灵活性和网络运营商之间不断增长的互操作性，LoRaWAN正在迅速发展，这将在不久的将来结合起来提供全球覆盖。根据LoRa联盟的数据，现在有160多个国家拥有公共LoRaWAN网络，而根据GSA的数据，有64个国家拥有NB-IoT或LTE-M运营商。缺乏网络和互操作性问题使得使用蜂窝物联网技术管理跨位置的部署变得更加困难。另一方面，LoRaWAN网络正在经历显着增长。随着各种地面网络和卫星连接之间的集成，以及LoRa联盟的LR-FHSS传输数据速率等进步，多模式物联网基础设施联盟(MMIIC)等合作正在为到2022年实现100%全球覆盖奠定基础。此外，经过认证的蜂窝终端设备上市速度缓慢，并受到上述2G和3G淘汰的负面影响。相反，LoRa联盟提供了一个强大的设备认证计划，让最终用户相信支持传感器的终端设备符合LoRaWAN规范。终端设备合规性确保了网络上的正确行为，降低了支持成本，并防止了以后修复成本更高的产品故障。这种类型的政策和法规将大大有助于确保预计在该领域持续使用数十年的终端设备的可靠性。一些运营商甚至放弃了NB-IoT，正如NTTDoCoMo和DishNetwork去年所做的那样，他们分别将重点转向了CatM1、LTE-M和5G。对于哪种蜂窝技术将获胜存在很多疑惑，这是每个人的猜测——甚至在移动网络运营商中也是如此。3.5G不是解决方案NB-IoT和CatM1都是兼容5G的4G技术，因此它们正在利用5G炒作。随着2G和3G时代的临近，5G将自己定位为一种解决方案，当当前超过一半的蜂窝物联网连接不再可用时，将填补这一空白。然而，迄今为止，企业采用率最低，全球只有290个公开披露的私有5G网络部署，5G的频谱采用率大幅下降。虽然5G使NB-IoT和CatM1能够为大规模物联网部署提供蜂窝解决方案，但它们距离填补空白还有很长的路要走。从长远来看，多种物联网技术将共存，以最大限度地提高物联网部署的投资回报率。蜂窝技术将支持需要连续通信、更高数据速率或更低延迟的用例，而LoRaWAN将作为主要技术用于需要远距离、深入室内渗透、电池供电设备、覆盖挑战性环境的用例，需要公共和专用网络的混合实施。使用LoRaWAN连接未连接LoRaWAN准备提供大规模物联网部署所需的成本结构和灵活性。它提供更远的射程、更长的电池寿命、更好的传播特性和更低的能效维护，这些结合起来可以有效地支持更多的用例。这就是ABIResearch预计到2026年LoRaWAN将占所有非蜂窝LPWAN连接的一半以上的原因。LoRaWAN的范围尤为重要，因为它有可能到达蜂窝信号无法穿透或缺乏蜂窝基础设施的环境。从乡村和崎岖的环境到室内，甚至是坚固结构的深处，任何地方都可以从LoRaWAN的传播特性中获益。安全性是另一个关键区别因素，因为蜂窝信号在从网络上的一个点跳到另一个点时有可能被拦截。LoRaWAN提供内置于协议中的端到端安全性。LoRaWAN还支持公共、私有和混合模型，为企业部署网络基础设施的方式提供了极大的灵活性。LoRaAlliance的500多个成员紧密合作，共同推进一个开放的全球协议，旨在支持20多年的现场使用，而3GPP的引入新协议和弃用旧协议的周期为五年。国际电信联盟(ITU)最近批准LoRaWAN作为LPWAN的全球标准，进一步巩固了LoRaWAN作为可靠、开放标准的地位。终端游戏先驱正在为IoTAnalytics到2025年10亿个LoRaWAN设备的最新预测铺平道路。它们得到蜂窝市场仍然缺乏的创新部署模型和合作伙伴关系的支持。随着LoRaWAN被用于使用可持续使用十多年并在需要时进行无线更新的传感器来感知物理世界，客户可以自由探索无限的用例，并开始从他们的数据产生的洞察力中受益。大规模物联网的潜力终于得到释放。
