新兴 LPWAN 连接协议的技术分化与融合：应用趋势与技术优势

相对新兴的 LPWAN 连接协议

在数字化的持续推动下，物联网可能不再是一个新概念，但仍处于企业推动未来设计、增加收入和降低成本的最前沿。决策过程关键是选择正确的连接协议。可供选择的方案不断增多，但仍然没有一个放之四海而皆准的解决方案。

由 Silicon Labs 发起的 Omdia 调查证明了这一点：平均而言，如今每个企业都在使用 2-3 种不同的技术，从蜂窝到 Amazon Sidewalk，从 Wi-Fi 到 Wi-SUN。每个垂直和区域市场都具有自己独特的特征、挑战和企业类型，这并不足为奇。

下载此白皮书，深入了解按协议、特定地区和市场推动 LPWAN 发展的已有和新兴协议。

执行摘要

在数字化的持续推动下，物联网可能不再是一个新概念，但仍处于企业推动未来设计、增加收入和降低成本的最前沿。联网技术选型是物联网技术决策的核心环节，目前行业仍无通用全能的统一解决方案。

然而，有时这种挑战在于认知不足，尤其各类新型解决方案不断推向市场的当下。例如，Omdia 最新调研显示：尽管 Wi-SUN 已广泛应用于智慧城市与公用事业领域，Amazon Sidewalk 未来两年增长潜力巨大，但仍有 39% 的企业不了解 Wi-SUN，45% 的企业尚未知晓 Amazon Sidewalk。

然而，尽管物联网需求与解决方案的各个方面日益差异化，但部分核心需求始终固定不变。性能与安全性是两大首要考量因素，且优势显著，重要性甚至高于成本。无论是 1/4 担忧选型失误的企业，还是其余 3/4 综合运用多种技术方案的企业，想要最大化企业物联网投资价值，拥有可靠的合作方全程赋能都是关键。

简介

过去十年中，物联网连接协议和标准数量持续增长，各类标准在传输速率、功耗、通信距离、接入容量方面各有侧重、均衡点各不相同。为特定应用场景选择适配协议是物联网组网设计的核心环节之一；前期选型失误，可能会缩短物联网网络的使用寿命，甚至直接限制方案最终使用价值。例如工业园区组网，可选择蓝牙低功耗网状网络方案，或是远距离通信协议 LoRaWAN。蓝牙低功耗组网的功耗优势显著，但单节点通信距离仅为米级；若要实现大范围园区边缘全覆盖，需要部署海量组网节点。与之相反，LoRaWAN 网络可轻松覆盖数平方公里园区，但数据吞吐量有限；若实际数据传输需求与初期规划产生偏差，或是后续需求出现小幅变动，现有网络便难以适配，需投入高额成本改造升级。

调研概况

2023 年 1 至 2 月，Omdia 对以下三个地区的 451 名行业受访者开展调研：北美（具体为美国和加拿大）、印度和日本。调研设置资质筛选问题，涵盖受访者在企业内的岗位、决策权限、企业营收规模以及物联网业务开展情况。在 451 名受访者中，三分之一人员的工作直接涉及或负责物联网连接方案选型工作。具体而言，18% 的受访者称自己是“整个公司物联网连接和技术决策的决策者”，而 7% 的受访者称自己是“物联网连接和技术决策的区域或部门决策者”，另有 4% 的受访者称自己是“物联网连接技术的实施者”或“评估和选择物联网连接技术的关键利益相关者”。

调研随后询问这些受访者，其公司已布局或计划部署的领域属于五大企业级商用物联网应用中的哪几项。受访者中占比最高的领域为智慧建筑/智能家居，占比 27%；其次为资产管理与追踪，占比 25%。智慧城市、智慧农业、智慧公用事业三大领域关注度占比均为 16%。

图1. 调研样本背景信息

要求受访者说明其公司的物联网部署目前处于什么阶段，并预期两年后会达到什么阶段。在物联网部署现状方面，29% 受访者称其公司的物联网项目处于运行阶段，即已有部分物联网设备完成部署并正常上线运行。整体来看，近四分之三 (74%) 的受访者称其公司已落地运行部分物联网项目；其中 25% 处于拓展阶段（依托现有物联网项目与基础设施拓展新应用场景），20% 处于全部完工阶段，现有物联网计划已全部落地完成。

图 2. 物联网部署成熟度

展望未来两年，87% 的受访者公司预计至少会落地运行部分物联网项目；60% 的受访者公司将进入部署成熟度最高的两个阶段，相较 2022 年处于拓展阶段或完工阶段的 45% 占比，提升 15 个百分点。值得注意的是，8% 的受访者预计两年后仍未进入试点阶段，其中 2% 仍处于试点探索期，6% 仅处于试点规划阶段。

42% 的受访者将支持纳入三大核心考量因素；运营成本、资本成本和方案使用寿命三项占比相近，各有约三分之一受访者将其列为三大核心考量因素。

另有四分之一受访者认为可扩展性属于三大核心考量因素之一。12% 的受访者将支持列为首要考量因素，27% 的受访者将其纳入前两大核心考量因素。合并两类成本维度后，21% 的受访者将运营成本或资本成本列为首要考量因素，可见成本整体仍是物联网组网的重要元素。

图 3. 物联网解决方案的核心选型要求

按物联网重点领域细分

如果按主要物联网活动来分析调研结果，会揭示出一些差异：

资产管理与追踪

应用：供应链 (57%)、物流 (43%)。

摘要：供应链/物流应用落地速度快，项目部署规模中等。这是唯一安全性优先级高于性能的垂直领域；项目交付周期长和内部专业技术人才匮乏是两大核心挑战。

智慧农业

应用：智慧农业 (100%)。

摘要：整体部署规模与企业体量偏小，行业物联网技术基础薄弱，成本管控严格，企业倾向于从单一合作伙伴/供应商采购全套方案。预计未来两年 Amazon Sidewalk 应用量近乎翻倍，而行业认知不足是目前最大推广阻碍。

智能建筑

应用：安防/门禁 (45%)、能源管理 (36%)、楼宇人流管控 (19%)。

摘要：最大的挑战是供应链、部署时间拉长以及预算超支。对开发人员/社区支持、联盟型组网方案需求最为迫切。在所有垂直行业中，该领域未来两年的 Amazon Sidewalk 增长潜力最大。

智慧城市

应用：交通管控 (30%)、环卫管理 (30%)、智慧停车 (20%)、智慧照明 (20%)。

摘要：尽管已有大型部署，但整体市场仍不成熟；智慧城市高度重视性能与长期使用寿命，普遍存在预算超支难题。Wi-SUN 已是该垂直领域应用量第三的通信技术。

智慧公用事业

应用：能源/公用事业 (44%)、配电自动化 (31%)、智能电表 (25%)。

摘要：智慧公用事业拥有最大规模的部署（按设备数量计算），但对成本/支出能力的控制非常严格，并且需要与现有系统集成。全行业中，该领域对 Amazon Sidewalk、Wi-SUN 技术关注度最高；Wi-SUN 目前并列第二大主流应用技术。

区域差异 

北美（美国/加拿大）

核心应用领域：农业 (17%)、供应链 (13%)、物流 (12%)、能源 (11%)。

摘要：对性能的关注甚至超过了安全性（例如“保证运行时间”），预计迄今所见的大量小型部署项目将带来高增长。对 Wi-SUN 的认知度相对较低，对 Amazon Sidewalk 的认知度较高，但十分重视技术配套的开发人员生态体系。

• 成熟度：来自北美的 74% 受访者声称其物联网部署处于运行阶段，其中 17% 声称当前所有物联网部署计划已全面实施；预计该数字将在两年后上升至 27%，且 81% 的受访者预计届时至少会有部分物联网部署处于运行阶段。

• 技术考量因素： 当被问及物联网部署中最需要哪些性能或技术特征时，46% 的北美受访者表示与当前系统的集成/兼容性最为关键，其次为保证运行时间，占比 41%。

• 支持需求： 在讨论技术支持维度的重要标准时，受访者普遍认为完善的开发人员生态与配套支持最为重要；28% 将其列为最高优先级，67% 将其纳入前三大标准。开发工具完备度为第二大需求，20% 的受访者将其列为首要需求，62% 将其纳入前三大核心考量。

印度

核心应用领域：供应链 (21%)、安防/门禁 (17%)、能源管理 (14%)。

摘要：该地区对物联网部署增长前景最乐观，平均项目规模相对较高，也最有可能购买端到端全套解决方案，但近年来受供应链中断冲击严重。

日本  

核心应用领域：农业 (24%)、安防/门禁 (11%)、物流 (10%)。

摘要：本次调研区域中最重视安全性、成本管控最严格的地区；主要痛点是部署集成难度高、内部专业技术人才不足。 当前对 Wi-SUN 的认知度在所有区域中最低。

• 成熟度：50% 的受访公司表示其物联网部署处于运行或扩展阶段，尚未全部完工；但 19% 预计两年内完成全部已规划的物联网部署。目前处于试点规划/试点部署阶段的公司占比 36%，对比北美 20%、印度 12%。

• 技术考量：完善的开发人员生态支持是被最多人列为前三大考量因素的支持标准 (63%)；但开发工具完备度被最多受访者 (30%) 列为首要考量因素。61% 的受访者将工具完备度纳入前三大考量因素，58% 的受访者提及设备认证便捷性。

• 支持需求：最倾向于与一家或多家供应商合作，而不是自主研发设备硬件或软件；印度和北美地区的受访者报告自行开发硬件和软件的可能性是其他地区的两倍以上。

合理选型的核心难点

纵观所有调研结果，当被问及在扩大物联网部署规模时遇到的最大障碍是什么时，最常被提及的担忧在许多方面都很典型，虽然重要但相当寻常。例如，部署进度落后 (41%) 和预算超支 (37%)，或者在获得内部支持或优先事项统一方面存在困难 (34%)，或者是最近司空见惯的供应链难题 (37%)。除此之外，一项占比相对偏低但值得重点关注的问题尤为关键。24% 的受访者（约四分之一）严重担忧自身存在技术选型或方案集成失误风险。此外，27% 的受访者担忧外部技术支持不足，37% 的受访者认为自身内部专业技术能力欠缺。

另外，当被问及物联网解决方案中哪些性能或技术特征最重要时，超过半数的受访者表示与当前系统的集成和兼容性是必备特征，这明显高于提到保证运行时间 (31%) 或带宽/数据速率 (25%) 的比例。因此，对于超过半数的受访者来说，一个绝对必要的特征——集成与兼容性几乎完全取决于产品或技术选型，而在该环节，已经有 25% 的受访者担心会做出错误的选择。

企业既要选对技术、保障方案与现有系统便捷集成和兼容，又要严控成本、尽快实现投资回报，多方面需求叠加进一步加大选型压力。当受访者被问及在进行物联网采购决策时最优先考虑哪些财务因素时，72% 的人将性价比纳入三大考量因素，而 61% 的人将最快实现投资回报作为三大考量因素之一，其中 20% 的人将其列为最大考量因素。企业对快速实现投资回报的迫切需求，进一步加剧技术选型、配套支持获取层面的决策压力。

也就是说，大量受访者本就面临达成可观投资回报率的业绩压力，同时还担忧技术选型失误，导致自身无法独立落地应用，或是无法获取配套支持来实现技术原定使用需求。这种对做出错误选型的担忧，可能会促使企业选择自认为稳妥成熟的方案，优先选用市场知名度高、发展成熟的技术，而非适配自身组网场景的最优方案。

因此各级设备供应商都有责任提供全方位、互补式的技术支持与专业指导，让客户在选型落地全流程中获得保障、感受到需求被重视。同时，新兴技术也需要充分展现自身如何丰富行业方案体系、拓宽应用边界。新兴技术并不等同于高风险、未经验证的技术，客户只需确认自身所需的配套支持与应用价值能够得到保障即可。事实上，占比最高的 65% 受访者，在物联网采购决策的各项支持维度中，将完善的开发者生态、组网服务及社区支持纳入三大核心考量，其中 24% 将其列为最高优先级。

因此任何涉足物联网领域的供应商，都必须将化解客户上述各类顾虑视作销售与项目交付环节的核心工作。

两大物联网新兴变革型连接技术解析

在更深入地审视人们对物联网中各项技术的态度时，下文将考察两种相对较新的连接方式——Wi-SUN 和 Amazon Sidewalk——所对应的态度及能力。
 

Wi-SUN

Wi-SUN 最初代表“无线智能公用事业网络”，但现在已更新为“无线智能泛在网络”，它是一种超低功耗、长距离的 1 GHz 以下网状网络技术，主要为智慧城市、智慧公用事业和工业物联网部署而设计。该技术为开放标准，由 Wi-SUN 联盟负责管理。相较 LoRaWAN 和窄带物联网 (NB-IoT)，Wi-SUN 吞吐量更高，睡眠功耗更低；在适配场景下，其整体能效优于这两类更广为人知的长距离通信标准，因为其数据发射工作时长更短。Wi-SUN 支持 IPv6 协议及公钥基础设施 (PKI)，在安全层面具备一些优势；此前调研已证实，对绝大多数受访者而言，安全性与性能同等重要。Wi-SUN 的最大传输单元 (MTU) 略高于 1200 字节，传输速率范围为 50 kbps 至 2.4 Mbps。其传输延迟明显低于 LoRaWAN（速率上限约 60 kbps），而 NB-IoT 的速率上限为 140 kbps（上行）。因此 Wi-SUN 专为短报文突发数据传输优化，可实现低延迟、高安全的数据收发。

Amazon Sidewalk

Amazon Sidewalk 是低带宽长距离通信协议，依托现有 Amazon 智能家居设备搭建扩展物联网网络；其中 Ring 设备和 Echo 智能音箱充当网络接入点，组成自组织网络。Amazon Sidewalk 结合使用蓝牙低功耗实现家庭内的短距离连接，并使用 1 GHz 以下（包括 FSK 和 CSS 调制）来实现长距离的社区区域网络。Amazon 设备用户默认同意在预设额度内，共享少量自身网络带宽接入该网络，同时可享受该网络共享带来的配套服务权益。Amazon 设备用户可在预设额度内将部分网络带宽共享给该网络，并可相应享受网络共享带来的服务权益。例如，在停电场景下，Ring 摄像头仍然可以通过使用在线的 Amazon Sidewalk 连接上传通知，而 Tile 等设备追踪器也可以使用该网络，这使得寻找配备标签的设备变得更加容易。Amazon Sidewalk 还与 AWS 的 IoT Core 服务集成，这意味着开发人员订阅 IoT Core 即可访问该网络。

认知不足是最大发展阻碍   

整体来看，受访者对 Wi-SUN 和 Amazon Sidewalk 的认知度远低于各类成熟传统通信协议。39% 的受访者表示不了解 Wi-SUN，45% 的受访者表示不了解 Amazon Sidewalk。认知度不足是这两项技术共同面临的最核心问题。

例如在智慧公用事业领域受访者中，Wi-SUN 技术应用量位居第二，与 NB-IoT 并列（占比 35%），低于 LoRaWAN（占比 40%）。显然，由于 Wi-SUN 是专为公用事业领域设计且在该领域应用最广泛，因此它具有更高的认可度，从而带来了更多的实际应用。Wi-SUN 技术在智慧城市领域同样占据重要地位；该领域 32% 受访者声称已应用该技术，应用量仅次于 NB-IoT (55%) 和 CAT-M (41%)，高于 LoRaWAN (27%)。

展望未来，众多企业均已制定 Wi-SUN 与 Amazon Sidewalk 的近期应用规划。当被问及计划在未来两年内主动将哪些技术纳入其物联网解决方案时，23% 的受访者计划采用 Wi-SUN，19% 的受访者计划采用 Amazon Sidewalk；考虑到该技术于 2023 年才面向开发者开放，该数据意味着其未来增长空间巨大。智慧农业领域 29% 受访者计划应用 Wi-SUN；资产管理与追踪领域 21% 受访者计划应用 Amazon Sidewalk。尽管上述领域为该技术意向占比最高行业，但值得注意的是，本次调研全部五大行业均对 Amazon Sidewalk 持积极态度，所有行业两年内的 Amazon Sidewalk 应用占比预期均不低于 15%。结合前文 45% 受访者对该技术认知不足的数据来看，足以证明在充分了解该技术的群体中，Amazon Sidewalk 正快速成为优选方案。

测试结论

尽管其他选型因素的重要性在逐步提升，但调研明确证实，技术的性能和安全性依旧是首要考量因素。因此所有从事连接硬件设计、生产、供应的企业，都需清晰公开自身安全方案、实现原理、扩容能力以及系统集成适配能力。结合前文新兴技术普遍存在认知不足的现状，新技术推广厂商更需要主动完整公开自身安全方案优势。

例如 Amazon Sidewalk 和 Wi-SUN 几乎满足全部安全标准要求，具备完善的身份认证、安全权限管理、多层加密、安全配网以及 OTA 更新能力。供应这些设备的厂商应进一步消除任何尚存的安全顾虑，因为缺乏安全意识可能会滋生不信任。