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物联网无线开发必须知道的两种技术

发布时间:2019-07-09 21:48 来源:未知 编辑:admin

  物联网,物物相连,无线技术的迅速发展为物体之间的信息互通提供了技术支撑,在物联网的普及过程中,无线技术将扮演着越来越重要的角色。本文通过常见的两种LPWAN无线通讯技术(

  NB-IOT全称为NarrowBand-Internet of Things,窄带物联网,NB-IOT属于物联网范畴的一种技术。是由华为主导,并已成为3GPP标准的LPWA技术。NB-IOT基于现有蜂窝网络的技术,可以通过升级现网来快速支持行业市场需求,成为GUL网络上的第四种模式。同时,NB-IOT还具有覆盖广(能覆盖到地下)、电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)四大能力。

  一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;

  二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;

  NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。

  NB-IOT最常应用于智能水表、智能停车、宠物智能跟踪三大典型应用场景,在NB-IOT的后期规划中,还会涉及到智能自行车、智能烟雾检测器、智能垃圾桶、智能路、智能售货机等方面。

  第一,互操作和一致性问题。2015年,NB-IoT的主要成员,包括沃达丰、爱立信、Telefonica和GSMA开展了面向NB-IoT设备的简单的互操作和一致性认证试验。沃达丰还在英国纽伯里建立了专用NB-IoT实验室,2016年下半年在德国杜塞尔多夫继续开放进一步的实验室研究。

  第二,部署和长期支持。NB-IoT部署的最大问题是时间和成本,85%的企业基站可支持NB-IoT,只需进行软件的升级,但对基站陈旧的网络运营商,则需对硬件进行升级。这将导致NB-IoT网络建设的成本增加和时间消耗。另一个问题是全球M2M漫游。理论上,运营商需支持三种标准,分别是:CAT-M,EC-GSM,NB-IoT,以及GPRS。

  第三,应用和商业模式。为了建立NB-IoT应用和商业模式,移动通信行业需要尽快建立合作伙伴生态圈。例如:德国电信已在柏林和波兰的克拉科夫建立了NB-IoT原型枢纽,这些枢纽被纳入孵化器中,为开发者提供快速学习的环境,激励新的商业模式思考、缩短产品市场化的时间。

  第四,与LPWAN(低功耗广域物联网)技术的竞争。LoRa和Sigfox已被证明是重要的发展技术,其中,Sigfox已在24个国家投入使用,LoRa继续在一些国家、专网和社区网建设中使用。由于NB-IoT在近期内不会大规模部署,其它技术竞争者仍有机会确定自己的市场定位。

  目前,NB-IoT的市场普及在各国间存在差异。在许多国家,潜在的运营商可能面临来自非移动LPWAN网的强有力竞争。例如,在荷兰,KPN已建立了国家LoRa网,在这种情况下,它可能不太会采用NB-IoT。

  第五,确定正确的市场进入战略。LPWAN的应用具有在非常规的间隔中发送小数据有效载荷的特性。潜在的用户可能需要更多低价值的服务。在这种情况下,NB-IoT运营商需要开发相应的战略,应对这样的市场需求。主要策略包括:建立市场与品牌间的平衡;扩大市场占有率,不仅限于传统的M2M业务;在低端市场避免成本价格战,侧重于可控制价格溢价的应用;探索新商业模式以创造价值,加强垂直行业合作。

  第六,定价计划的设计,主要是物联网数据计划。目前,运营商仍在尝试中。例如:韩国电信最近推出覆盖全国的LoRa网,推出6种数据计划,每一计划对应于使用不同频段的数据应用。它的定价模式是:LoRa的数据计划价格只相当于基于LTE的物联网业务的十分之一。在拥有LoRa或Sigfox业务的国家,NB-IoT的资费不得不保持合理的竞争区间。而在英国,由于没有国家LPWAN网络,NB-IoT运营商在设计定价结构时,会有更多回旋余地。

  此外,低速数据传输、隐私和安全、IT系统的转换时间等问题,都将限制其发展。

  LoRa是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。

  目前,LoRa主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。

  按需部署:LoRa可以根据应用需要,规划和部署网络、根据现场环境针对性放置基站/网关、更容易做到无缝覆盖,而改善覆盖质量还可以降低功耗,提高系统容量、个人,企业或机构可部署,并且可以满足安全需求,数据也可私有。

  轻量级:相比于其他的LPWAN技术协议,LoRa的系统复杂度更低,硬件实现简单,对资源要求较低,轻量级的LoRaWAN协议,软件实现简单,部署实施简单。

  低成本:LoRaWAN模块量产,价格已经在USD5以下,并逐渐接近2G模块价格,室外型基站已低至USD500左右,室内型USD100,从国外运营商来看,LoRa月租可达eMTC月租的1/5~1/10甚至更低。

  LoRa技术非常适用于要求功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用,如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等等应用和领域。

  频谱资源:LoRa采用免费频段,可能存在干扰问题,尽管LoRa本身抗干扰能力强,LoRaWAN协议本身也有规避干扰的措施。但物理干扰难于完全避免。

  应对措施:去碎片化,建设统一的广域网网,络共建,资源共享。同时需要做到更轻量级,更低成本,LoRaWAN模块的成本需要向2G模块的成本看齐,甚至向WiFi模块靠近。

  总结:两种技术都有特点和优势,满足不同的诉求和市场,LPWAN技术将百花齐放,共生共存。

  目前,全球两大主流物联网网络NB-IoT与LoRa在中国迅猛发展,有关部门统计一千多款物联网应用产品已落地中国各省。据悉,70%的企业积极寻求成熟、可靠且快速落地的物联网产品,多数企业向福州市协成智慧科技有限公司采购NB-IoT和LoRa物联网解决方案,采购包括LoRa网关、烟感、水监测、红外探测、定位、排插等数十款物联网产品,另外代开发NB-IoT和LoRa物联网产品,以便快速圈地开展物联网业务,跻身全国各地市物联网龙头。“世界物联网发展看中国”形势正逐渐形成。

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