30多年前在蜂窩網(wǎng)絡還未商用之時，一些行業(yè)就采用M2M方式來給低速率終端聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)應用，當年的DataTAC、Mobitex、AlarmNet網(wǎng)絡與今天的LPWAN有相似的拓撲和網(wǎng)絡架構。

以NB-IoT、LoRa為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡（LPWAN）技術近年來已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)領域最熱門和最吸引眼球的部分，在一些場合，NB-IoT或LoRa都成了物聯(lián)網(wǎng)的代名詞了，仿佛一個項目沒有和NB-IoT或LoRa有點關系都不算物聯(lián)網(wǎng)項目了。不過，雖然NB-IoT、LoRa是近幾年出現(xiàn)并開始商用，但此類低功耗廣域網(wǎng)絡的想法并不是新鮮事物，那些對低數(shù)據(jù)吞吐量有明確需求的應用落地已經(jīng)有了超過30年的歷史。實際上，在蜂窩網(wǎng)絡還未商用之前，一些行業(yè)就采用M2M方式來給低速率終端聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)應用，使用專用的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，這些無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和今天的低功耗廣域網(wǎng)絡有相似的拓撲和網(wǎng)絡架構，有些直至今日仍然在一些利基場景中使用。

30多年間的演進和變換

從上世界80年代開始，低功耗廣域網(wǎng)絡已在全球各地開始萌芽，部分技術形成的網(wǎng)絡已發(fā)展到較大應用規(guī)模。比較典型的包括：

（1）全球化的低速率數(shù)據(jù)網(wǎng)絡DataTAC

DataTAC是一個窄帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術，最初由美國MDI(MobileData International)研發(fā)。使用該技術的窄帶無線網(wǎng)絡ARDIS網(wǎng)絡，是由摩托羅拉和IBM上世紀80年代初投資建設的合資公司。這張網(wǎng)絡專為數(shù)據(jù)傳輸應用而設計，運行在800MHz頻譜上，其數(shù)據(jù)速率為19.2 kbps，而且最為知名的是擁有比高速率網(wǎng)絡更強的穿透性。除了尋呼機和黑莓的郵件外，ARDIS在其他方面中也有廣泛的應用，比如安全、車隊追蹤、信用卡授權和銷售自動化等。

具體來說，ARDIS是一張集群式無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，不能用于語音通信。該網(wǎng)絡上行時運行在806 MHz到821 MHz之間，下行時運行在851 MHz至866 MHz之間，有25KHz的信道間隔。在那個時候，ARDIS已具備一定規(guī)模，在美國都市統(tǒng)計區(qū)域（MSAs）的城市中有400座最大城市已被覆蓋，涵蓋了美國90%城市核心商業(yè)區(qū)以及80%的總人口。ARDIS也稱得上全球化的網(wǎng)絡，它在英國、加拿大、德國、澳大利亞、馬來西亞、新加坡和泰國有分支，比如澳洲電訊、和記電訊在澳大利亞、香港都部署運營了ARDIS網(wǎng)絡。1995-1996年期間，ARDIS在全球已擁有超過44,000個客戶（大部分是企業(yè)客戶），在個別區(qū)域里其容量已超出極限值，不過ARDIS更多會隨著需求增加來增加容量和覆蓋。

在現(xiàn)在看來，ARDIS的費率非常之高，對消息傳送服務來說，從每月39美元的最低套餐（包含100條消息）到每月139美元的白金套餐（包含650條消息），對于非消息類應用的服務，每個數(shù)據(jù)包收取6美分，或者每100字節(jié)數(shù)據(jù)收取3美分，此類套餐不可用于email。ARDIS也做了不少室內(nèi)深度覆蓋，而且由于全國性的覆蓋，ARDIS的用戶在各大城市之間可以無縫漫游。

不過，在當時的背景下，ARDIS僅提供數(shù)據(jù)服務，而當時人們對于基于語音的通信需求非常旺盛，加上這張網(wǎng)絡缺乏像思科、Ascend、北電等主流硬件設備廠商的支持，讓這張網(wǎng)絡可以發(fā)揮的作用有限。后來，摩托羅拉和IBM均將其股份出售給電信運營商美國移動（American Mobile），美國移動將ARDIS的客戶并入了其部署的2G網(wǎng)絡中，這張早期的低功耗廣域網(wǎng)絡宣告結束。

（2）源于歐洲的Mobitex

Mobitex也是一項窄帶數(shù)據(jù)通信技術，在上世紀80年代由瑞典TeleverketRadio研發(fā)，數(shù)年后Televerket Radio和愛立信的合資公司擁有Mobitex，來進一步完善該技術，這家合資公司為Eritel，后來成為愛立信的一個子公司。Mobitex在歐洲運行在400-450 MHz頻段上，在北美運行在900MHz頻段上，該技術使用12.5KHz帶寬傳輸數(shù)據(jù)，最高速率8kbps，最大的覆蓋范圍可以達到30公里。1986年Mobitex開始在瑞典部署，后來也擴展到英國和美國等地，與DataTAC類似，除了用于尋呼和黑莓郵件外，也用于公共交通、安全和大量M2M場景，其中在美國911事件和2005颶風救援行動中，Mobitex發(fā)揮了一定作用。

Mobitex也是一個全球化的網(wǎng)絡，在5大洲30多個國家實現(xiàn)部署（其中包括在中國小范圍部署），而且形成大量的運營商，比如在美國就有RAM Mobile Data、BellSouth Wireless Data、Cingular Interactive、CingularWireless和Velocita Wireless這些運營商，在加拿大有Rogers Wireless，在英國有RAM Mobile Data等。在英國，Mobitex規(guī)模最大的應用當屬汽車故障修復業(yè)務，幾乎所有的汽車故障信息傳送至故障服務機構時都采用的是基于Mobitex的網(wǎng)關軟件，預計每年有超過2000萬次故障和修復信息都是通過其傳送的。

和DataTAC類似，在越來越成熟的GSM網(wǎng)絡的陰影下，Mobitex開始走下坡路，能夠提供的應用場景不斷萎縮。一個標志性事件是，2012年12月31日，瑞典永久關閉了Mobitex網(wǎng)絡。

（3）為消防報警器而生的AlarmNet

AlarmNet從字面來看就和報警器有關，這一無線技術是安定寶（ADEMCO）在上世紀80年代中期研發(fā)的，安定寶是當時美國一家大型的報警設備制造商，在2000年時與另一家知名安防企業(yè)C&K合并成立Ademco Group（美國安定寶集團），并隸屬于霍尼韋爾，2004年美國安定寶集團正式更名為霍尼韋爾安防集團。

AlarmNet已經(jīng)與今天的低功耗廣域網(wǎng)絡比較相似，它使用928MHz免授權頻段，這一張網(wǎng)絡是用來監(jiān)控安定寶公司的報警設備，而AlarmNet用來發(fā)送報警信號等少量數(shù)據(jù)，所以傳輸速率也很低。AlarmNet當時已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，覆蓋了美國18個主要的區(qū)域和約65%的城市人口，這樣的規(guī)模已經(jīng)形成一張廣域覆蓋的大網(wǎng)。不過，在上世紀90年代末，2G蜂窩網(wǎng)絡開始普及，人們發(fā)現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡可用來傳輸數(shù)據(jù)和音頻，而且覆蓋較廣，整個產(chǎn)業(yè)鏈成熟后硬件成本非常低，因此大量需要使用無線的設備開始使用2G網(wǎng)絡，其中包括報警系統(tǒng)，因此這張網(wǎng)絡就開始和2G網(wǎng)絡融合。不過時至今日，AlarmNet仍然是霍尼韋爾報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要服務內(nèi)容。

NB-IoT和LoRa的商用，不僅僅是時機，更在于標準化和生態(tài)

從以上三個類似于低功耗廣域網(wǎng)絡的技術發(fā)展歷史可以看出，這些技術最終的命運都是在2G網(wǎng)絡商用中走向衰落。從上世界90年代中期開始，GSM網(wǎng)絡在全球的普及部署，提供一個泛在的覆蓋，且硬件成本大大降低，2G芯片出貨量快速增長，M2M業(yè)務開始遷移到2G網(wǎng)絡上。GPRS的商用，給M2M業(yè)務更多數(shù)據(jù)接入的機會，很多廠商在其設備中嵌入了GPRS模組，模組成本和流量資費越來越低廉，廠商也能負擔這一成本，這一現(xiàn)象持續(xù)了近20年。

目前，在全球運營商將4G作為主流網(wǎng)絡且準備商用5G背景下，2G網(wǎng)絡的退網(wǎng)已實施或提上日程。物聯(lián)網(wǎng)的市場前景，尤其是需要低速率、低電量耗費的無線場景的連接需求越來越多，在這個時機下，以NB-IoT、LoRa為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡正填補了這一缺口。

30多年前的DataTAC、Mobitex、AlarmNet這些低功耗廣域網(wǎng)絡曾一度從星星之火形成燎原之勢，但最終被2G網(wǎng)絡撲滅。在筆者看來，這一變遷是由于當時M2M的場景有限，其網(wǎng)絡技術和2G有很明顯的替代性，而更重要的是GSM技術形成的高度標準化和全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)將網(wǎng)絡部署運營的門檻大大降低了。而DataTAC、Mobitex、AlarmNet當時依然堅持封閉技術，只有少數(shù)幾家廠商支持，缺乏產(chǎn)業(yè)生態(tài)讓其無法與2G形成競爭。從當前來看，NB-IoT、LoRa從一開始就重視標準化和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設，而其他移動通信技術的發(fā)展也為其留下了應用場景空間。

過去30年里，低功耗廣域網(wǎng)絡由盛而衰，如今又開始崛起，下一個30年會走向哪里？