根據(jù)傳播距離的差別,物聯(lián)網(wǎng)涉及到的無線網(wǎng)絡(luò)連網(wǎng)方式可以分為局域網(wǎng)連接和廣域網(wǎng)連接。局域連接方式有藍(lán)牙連接、ZigBee、Wifi連接,廣域連接方式根據(jù)功耗和帶寬的不同分為蜂窩寬帶網(wǎng)絡(luò)連接和低功耗廣域網(wǎng)連接(LPWAN)。不同的連接方式對應(yīng)著各自適合的應(yīng)用場景,目前全球電信運(yùn)營商已經(jīng)構(gòu)建的2G、3G、4G等蜂窩網(wǎng)絡(luò)雖然基本已經(jīng)實現(xiàn)了全球主要居住地區(qū)的覆蓋,但當(dāng)初設(shè)計移動蜂窩通信技術(shù)的應(yīng)用場景主要是人與人的高速率通信。
近十年來,運(yùn)營商也積累了大量的物聯(lián)網(wǎng)客戶和連接終端,其中有相當(dāng)數(shù)量的終端是通過2G網(wǎng)絡(luò)接入的,但是基于移動蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功耗太大,對于低速率和中速率的物物通信場景并不適合。以低功耗廣域網(wǎng)連接中的NB-IoT為例,除了功耗低以外,室內(nèi)覆蓋能力也非常強(qiáng),比LTE提升20dB增益,相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力,另外,在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50-100倍的接入數(shù),一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接。隨著低功耗廣域網(wǎng)的建設(shè)推進(jìn),NB-IoT等低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)將承擔(dān)起物物連接的功能,成為未來物聯(lián)網(wǎng)的主要連接方式。
關(guān)于LPWAN
LPWAN(Low-power Wide-Area Network,低功耗廣域網(wǎng))專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景而設(shè)計。常見的LPWAN方案有NB-IoT、LoRa(非授權(quán)頻譜)、SigFox(非授權(quán)頻譜)三種,基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)與非授權(quán)頻譜的LoRa是主流的LPWAN方案,兩者的應(yīng)用場景基本一樣,都是智能電表、水表抄表等低速率低數(shù)據(jù)量的采集傳輸,終端電池使用時間可達(dá)10年以上。
NB-IoT與LoRa背后的主導(dǎo)力量不同
NB-IoT與LoRa背后的主導(dǎo)力量不同,NB-IoT是運(yùn)營商主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)連接方式,無需重新建網(wǎng),射頻和天線基本都可以復(fù)用。以中國移動為例,900MHZ里面有一個比較寬的頻帶,清理一部分2G的頻段,就可以直接進(jìn)行LTE和NB-IoT的同時部署。
LoRa的誕生比NB-IoT要早些,是由美國Semtech公司率先提出的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案,2013年8月,Semtech公司向業(yè)界發(fā)布了一種新型的基于1GHz以下的超長距低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)(Long Range,簡稱LoRa)的芯片,2015年3月,LoRa聯(lián)盟宣布成立,這是一個開放的、非盈利性組織,目的在于將LoRa推向全球?qū)崿F(xiàn)商用。該聯(lián)盟由Semtech牽頭,發(fā)起成員還有法國Actility,中國AUGTEK和荷蘭皇家電信KPN等企業(yè),到目前為止,聯(lián)盟成員數(shù)量近400家,其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級廠商,而在今年,國內(nèi)巨頭阿里也加入LoRa陣營。
目前,LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行,包括433、868、915MHz等。兩者從技術(shù)上看并沒有太大的優(yōu)劣之分,應(yīng)用范圍也基本一致,區(qū)別在于NB-IoT采用的是運(yùn)營商統(tǒng)一部署覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)會經(jīng)過運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò),而LoRa可以讓企業(yè)搭建屬于自己的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營,不必向運(yùn)營商繳費(fèi),企業(yè)如果不愿意讓自己的數(shù)據(jù)經(jīng)過別人的網(wǎng)絡(luò),就可以選擇部署自己的私有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)于NB-IoT
根據(jù)華為《NB-IoT白皮書》描述,NB-IoT技術(shù)應(yīng)用場景將主要分為如下四個領(lǐng)域:
智慧家居:安防、家電、環(huán)境等場景的控制;
個人場景:可穿戴設(shè)備、老幼看顧等領(lǐng)域;
公共事業(yè)場景:智慧垃圾桶、智慧電表、水表、報警探測器等領(lǐng)域;
工業(yè)場景:智慧物流、智慧農(nóng)業(yè)、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域。
只需要較低的建設(shè)成本就可以快速形成NB-IoT的承載能力,這是運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)上的優(yōu)勢,因此在國內(nèi),運(yùn)營商還有華為都在積極推動NB-IoT整個生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和下游應(yīng)用的落地。2016年6月16日,NB-IoT技術(shù)協(xié)議獲得了3GPP無線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會議通過,9月完成性能標(biāo)準(zhǔn)制定,12月完成一致性測試,標(biāo)志著NB-IoT即可進(jìn)入商用階段。從立項到協(xié)議凍結(jié)僅用時不到8個月,成為史上建立最快的3GPP標(biāo)準(zhǔn)之一。據(jù)了解,部分與華為合作的模組廠商在2017年5月獲得中國電信單個模組20元補(bǔ)貼后,模組售價在50-60元。后續(xù)的模組成本快速下降可以對2G物聯(lián)網(wǎng)模塊形成替代,推動應(yīng)用大規(guī)模落地。
LoRa應(yīng)用
從目前的LoRa應(yīng)用情況來看,主要有數(shù)據(jù)透傳和LoRaWAN協(xié)議應(yīng)用。目前還是用LoRa作為數(shù)據(jù)透傳的多,由于網(wǎng)關(guān)技術(shù)和開發(fā)的門檻比較高,使用LoRaWAN協(xié)議組網(wǎng)的應(yīng)用還是比較少。
從LoRa網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面看,有大網(wǎng)和小網(wǎng)之分。小網(wǎng)是指用戶自設(shè)節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和伺服器,自成一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò);大網(wǎng)就是大范圍基礎(chǔ)性的網(wǎng)絡(luò)部署,就像中國移動的通信網(wǎng)絡(luò)一樣。從LoRa行業(yè)從業(yè)者來看,有不少電信運(yùn)營商也參與其中。隨著LoRa設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的增多,相互之間的頻譜干擾是存在的,這就對通信頻譜的分配和管理提出了要求,需要一個統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理的機(jī)制,一個大網(wǎng)的管理。
LoRa應(yīng)用需要考慮的幾個問題:
· 距離或范圍;
· 供電或功耗;
· 節(jié)點數(shù);
· 應(yīng)用場景;
· 成本
相對于其他無線技術(shù)(如Sigfox、NB-IoT等),LoRa產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟、商業(yè)化應(yīng)用較早。此前,Microchip公司宣布推出支持LoRa的通信模組,法國Bouygues電信運(yùn)營商宣布將建設(shè)一張新的LoRa網(wǎng)絡(luò)。 Semtech也與一些半導(dǎo)體公司(如ST,Microchip等)合作提供晶片級解決方案,有利于客戶獲得LoRa產(chǎn)品并采用LoRa無線技術(shù)并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。