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LPWA是什么_典型LPWA技術

h1654155282.3538 ? 來源:陳翠 ? 2019-10-28 17:47 ? 次閱讀

LPWA是什么

LPWA–Lowpowerwidearea,低功耗廣域技術的簡稱,使用較低功耗實現遠距離的無線信號傳輸。相較于熟悉的低功耗藍牙(BLE)、Zigbee和Wifi等技術,LPWA的傳輸距離更遠,一般在公里級,其鏈接預算(linkbudget)可達160dBm,而BLE和Zigbee等一般在100dBm以下。和傳統的蜂窩網絡技術(2G、3G)相比,LPWA的功耗更低,電池供電的設備使用壽命可達數年?;谶@兩個顯著特點,LPWA可以真正使能物物互聯,助力和引領物聯網IoT)革命。

LPWAN–Lowpowerwideareanetwork,低功耗廣域網絡,即使用LPWA技術搭建的無線連接網絡。LPWAN的網絡連接形式可以多種多樣,典型的拓撲如圖1所示,以數據上傳(datauplink)為例,無線終端發送數據信號,基站或者網關接收并將數據傳輸到云平臺,云平臺根據設備ID將數據分發到對應的客戶服務器。對于私有的LPWAN網絡,云端和客戶服務器可以是一體的。

典型LPWA技術

1、Sigfox

Sigfox技術由同名的法國Sigfox公司設計研發,成立于2010年,是最早的老牌LPWA玩家,其技術成熟度最高,截至2019年已經在全球60多個國家實現商業化運營。Sigfox在公共頻段使用100Hz超窄帶頻譜調制和傳輸數據消息,所以在單位頻帶有更高的功率密度,抗干擾能力更強,適合于使用公共頻段進行數據傳輸。

Sigfox公司提供完整的網絡解決方案,包括基站和云端,尋求和依賴當地的合作伙伴在全球開展網絡部署及運營,Sigfox提供網絡設備及技術支持服務。終端設備是開放的生態系統,任何支持Sigfox協議的射頻模塊或者芯片都可以連接Sigfox的網絡,對于終端設備廠商來說可以有更大的選擇空間,和更優惠的價格選項。依托于強大的全球生態系統,Sigfox用戶可以得到端到端(終端到云端)的整體解決方案,使其產品能夠快速連接到Sigfox網絡,并推向市場。

因為Sigfox網絡由Sigfox公司為主導進行全球部署,這樣能最大程度保證網絡服務質量的統一性和穩定性,即全球一張網,用戶設備即可以享受到跨國的便利性,不需要漫游服務,又能連接到同等品質的網絡,這對于物流或者跨境運行等應用來說尤其有吸引力。

2、LoRa

LoRa是美國Semtech公司的專有技術,實際是一種采用擴頻方案的無線調制解調技術。Semtech在2012年通過并購法國Cycleo公司獲得LoRa的IP產權,以此設計制造射頻芯片并進行市場銷售,是一家純半導體公司,壟斷LoRa芯片的供貨。目前Semtech雖然也進行少量LoRa的IP授權,如國內的阿里,但IP是Semtech專有,沒有授權任何公司無法設計制造LoRa芯片,所以客戶的選擇余地很小。

LoRa使用的也是公共頻段進行射頻信號傳輸,上層協議及規范由LoRaWan定義,LoRa聯盟負責發布和維護。任何人可以購買LoRa芯片或者模塊來設計LoRa終端和網關設備,也可以設計或者購買設備來搭建LoRa網絡,所以目前多數的LoRa網絡都是小區域和私有的,很少有全國性的通用物聯網絡,而設備和網絡間的兼容也是一個很大的挑戰。

LoRa通過擴頻技術實現高靈敏度,從而能夠進行遠距離傳輸,但是網絡容量有限,無法高效實現大批量設備信息的并行接收和處理,這對于大面積或全國性的部署是個巨大挑戰。

3、Cellular-IoT

目前主流的Cellular-IoT(C-IoT)技術是指NB-IoT和LTE-M,他們都基于傳統的蜂窩網絡技術,進行裁剪和優化以適用于物聯網的低成本低功耗應用。技術規范由3GPP來定義和分布,基于專有的許可頻譜,由傳統電信運營商進行網絡部署和運營。

因為C-IoT基于傳統蜂窩網絡技術,所以相比與Sigfox等全新的LPWA定制技術來說,技術復雜度和相應成本功耗等都會更高,類似于3G/4G等,C-IoT終端設備也需要和基站進行連接和附著,協議握手和網絡參數配置,而Sigfox終端設備和基站沒有任何依賴關系,自主性更高,功耗可控。另外因為對基站的附著,NB-IoT實際上只適用于設備位置固定的應用場景。

全球角度來說,C-IoT網絡具有分散性質,各個運營商只能在屬地國家或者區域進行部署運營,不同網絡的參數配置和服務質量各不相同。以NB-IoT網絡為例,總共支持有十多個頻帶(Band),不同國家或者地區的網絡可以使用不用的Band,這對于終端設備來說是更高的成本和技術挑戰。而不同網絡的服務質量更是無法進行統一和保證,網絡間的切換也需要高額的漫游費用,NB-IoT網絡甚至不支持漫游。

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