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LPWAN技术可能带给电水气公共事业领域怎样的机会?

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-06  来源:环球表计  浏览次数:948

根据传播距离的差别,物联网涉及到的无线网络连网方式可以分为局域网连接和广域网连接。局域连接方式有蓝牙连接、ZigBee、Wifi连接,广域连接方式根据功耗和带宽的不同分为蜂窝宽带网络连接和低功耗广域网连接(LPWAN)。不同的连接方式对应着各自适合的应用场景,目前全球电信运营商已经构建的2G、3G、4G等蜂窝网络虽然基本已经实现了全球主要居住地区的覆盖,但当初设计移动蜂窝通信技术的应用场景主要是人与人的高速率通信。

 

近十年来,运营商也积累了大量的物联网客户和连接终端,其中有相当数量的终端是通过2G网络接入的,但是基于移动蜂窝通信技术的物联网设备功耗太大,对于低速率和中速率的物物通信场景并不适合。以低功耗广域网连接中的NB-IoT为例,除了功耗低以外,室内覆盖能力也非常强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力,另外,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数,一个扇区能够支持10万个连接。随着低功耗广域网的建设推进,NB-IoT等低功耗广域网络将承担起物物连接的功能,成为未来物联网的主要连接方式。

关于LPWAN

LPWAN(Low-power Wide-Area Network,低功耗广域网)专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用场景而设计。常见的LPWAN方案有NB-IoT、LoRa(非授权频谱)、SigFox(非授权频谱)三种,基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT)与非授权频谱的LoRa是主流的LPWAN方案,两者的应用场景基本一样,都是智能电表、水表抄表等低速率低数据量的采集传输,终端电池使用时间可达10年以上。

 

NB-IoT与LoRa背后的主导力量不同

NB-IoT与LoRa背后的主导力量不同,NB-IoT是运营商主导的物联网连接方式,无需重新建网,射频和天线基本都可以复用。以中国移动为例,900MHZ里面有一个比较宽的频带,清理一部分2G的频段,就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。


 

LoRa的诞生比NB-IoT要早些,是由美国Semtech公司率先提出的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,2013年8月,Semtech公司向业界发布了一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术(Long Range,简称LoRa)的芯片,2015年3月,LoRa联盟宣布成立,这是一个开放的、非盈利性组织,目的在于将LoRa推向全球实现商用。该联盟由Semtech牵头,发起成员还有法国Actility,中国AUGTEK和荷兰皇家电信KPN等企业,到目前为止,联盟成员数量近400家,其中不乏IBM、思科、法国Orange等重量级厂商,而在今年,国内巨头阿里也加入LoRa阵营。


 

目前,LoRa主要在全球免费频段运行,包括433、868、915MHz等。两者从技术上看并没有太大的优劣之分,应用范围也基本一致,区别在于NB-IoT采用的是运营商统一部署覆盖全国的网络,数据会经过运营商的网络,而LoRa可以让企业搭建属于自己的网络实现业务运营,不必向运营商缴费,企业如果不愿意让自己的数据经过别人的网络,就可以选择部署自己的私有物联网络。

关于NB-IoT

根据华为《NB-IoT白皮书》描述,NB-IoT技术应用场景将主要分为如下四个领域:

智慧家居:安防、家电、环境等场景的控制;

个人场景:可穿戴设备、老幼看顾等领域;

公共事业场景:智慧垃圾桶、智慧电表、水表、报警探测器等领域;

工业场景:智慧物流、智慧农业、供应链管理等领域。

 

只需要较低的建设成本就可以快速形成NB-IoT的承载能力,这是运营商在物联网建设上的优势,因此在国内,运营商还有华为都在积极推动NB-IoT整个生态产业链的完善和下游应用的落地。2016年6月16日,NB-IoT技术协议获得了3GPP无线接入网(RAN)技术规范组会议通过,9月完成性能标准制定,12月完成一致性测试,标志着NB-IoT即可进入商用阶段。从立项到协议冻结仅用时不到8个月,成为史上建立最快的3GPP标准之一。据了解,部分与华为合作的模组厂商在2017年5月获得中国电信单个模组20元补贴后,模组售价在50-60元。后续的模组成本快速下降可以对2G物联网模块形成替代,推动应用大规模落地。

 

LoRa应用

从目前的LoRa应用情况来看,主要有数据透传和LoRaWAN协议应用。目前还是用LoRa作为数据透传的多,由于网关技术和开发的门槛比较高,使用LoRaWAN协议组网的应用还是比较少。


从LoRa网络应用方面看,有大网和小网之分。小网是指用户自设节点、网关和伺服器,自成一个系统网络;大网就是大范围基础性的网络部署,就像中国移动的通信网络一样。从LoRa行业从业者来看,有不少电信运营商也参与其中。随着LoRa设备和网络的增多,相互之间的频谱干扰是存在的,这就对通信频谱的分配和管理提出了要求,需要一个统一协调管理的机制,一个大网的管理。

LoRa应用需要考虑的几个问题:

·         距离或范围;

·         供电或功耗;

·         节点数;

·         应用场景;

·         成本

相对于其他无线技术(如Sigfox、NB-IoT等),LoRa产业链较为成熟、商业化应用较早。此前,Microchip公司宣布推出支持LoRa的通信模组,法国Bouygues电信运营商宣布将建设一张新的LoRa网络。 Semtech也与一些半导体公司(如ST,Microchip等)合作提供晶片级解决方案,有利于客户获得LoRa产品并采用LoRa无线技术并实现物联网应用。

 
 
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