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国际低功耗广域网发展趋势

供稿人:殷媛媛  供稿时间:2019-7-7   关键字:低功耗广域网  Halow  

低功耗广域网(Low Power Wide Area NetworkLPWAN)是面向物联网中远距离和低功耗的通信需求,近年出现的一种物联网无线连结技术,具有覆盖范围广、服务成本低、能耗低的特点,能够满足物联网社会环境下广域范围内数据交换频率低、连接成本低、漫游网点切换方便、适用复杂环境的连接需求,是理想的物联方式。

 

低功耗广域网迅速崛起

 

短距离无线通信通信范围不超过100米的无线通信。短距离无线通信的数据传输速率最高可超过100Mbit/s,也被称作高速短距离无线通信技术。另有低速短距离无线通信技术,其数据传输速率不超过1Mbit/s。随着局域网的发展和普及,短距离无线通信技术呈现出多元化的特征,现使用较多且较为普及的短距离无线通信技术主要有WiFiIrDABluetoothZigBeeUWBRFID等,这些技术支撑着短距离无线通信技术的发展。这些短距离通信技术一般用于智能家居、工业数据采集等局域网通信场景,其优势是部署成本低、功耗低、传输速率高,但劣势也很明显——传输距离短(一般几十米以内)。

 

随着物联网的快速发展,联网设备增多、设备的类型及应用场景更加丰富,越来越多的设备需要广范围、远距离的连接,如远程控制、物流追踪等。因此,为满足越来越多远距离物联网设备的连接需求,低功耗广域网络应运而生。低功耗广域网络专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计,这一概念近两年提出以后,获得产业界一致认可,迅速形成热点,使业内重新确认了物联网2025年连接1000亿个物品的愿景。正如短距离无线网络包含WIFI、蓝牙、ZigBee等多种技术,LPWAN也包含多种技术,如LoRaSigfoxWeightlesNWavePlatanus等。其中,发展较快、影响力较大的,除了窄带物联网NB-IoT以外,还有LoRa联盟主导的LoRa技术,WiFi联盟最新发布的802.11ah等。

 

下一代WiFi——Halow

 

WiFi作为以太网的一种无线扩展技术,目前在智能硬件领域如WiFi智能插座、WiFi摄像头等得到了运用。不过,在物联网智能家居领域,WiFi因为安全系数较低、功耗大以及设备的可拓展性等因素,并不是最适合物联网智能家居领域的一种无线技术。为了满足更适合设备之间互联的无线技术,WiFi联盟于20161月发布了802.11ah WiFi标准,即Halow

HaLow采用900MHz频段,低于当前WiFi2.4GHz5GHz频段,HaLow适合低功耗、长距离(覆盖范围可以达到1公里、是现有2.4GHz标准的两倍)的物联网设备,相对于当前的WiFi技术覆盖距离更远,穿墙能力更强,且不容易被干扰。HaLow非常适合智能家居、智慧城市,以及工业市场的独特需求,此外,HaLow拓展了WiFi的使用场景,也适合小尺寸、电池供电的可穿戴设备。

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  HaLow频段示意

出处:WiFi联盟

 

HaLow一经推出便得到业界的广泛关注。然而,由于802.11ah自身的传输模式(OFDMMIMO)导致收发机效率不高、结构复杂、处理算法复杂。其相对于窄带物联网NB-IoTLoRa等低功耗广域网络技术并不会有很大优势。同时其传输距离也只有1000米左右。此外,在WiFi联盟公布HaLow的当天,AT&T也推出了低功耗LTE模块,这一模块适用于物联网设备,可以连接至AT&T的移动网络。因此,目前看来,这一技术将面临激烈竞争。

 

为物联网而生的LoRa

 

LoRa是由SemTech研发的低功耗联网技术,2015年由思科、IBM、升特及微芯等多家业内领先厂商发起共同成立LoRa联盟,目的是将低功耗广域网络推向全球,以实现物联网、M2M、智慧城市的应用,LoRa已成为当前最为普遍应用的物联网专用网络通信技术。目前,联盟成员包括跨国电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新创业企业等,这些成员跨欧洲、北美、亚洲、非洲等地域。

 

LoRa无线技术的主要特点包括:1~20km长距离,万级、甚至百万级节点数,电池寿命长3~10年,数据速率达0.3~50kbpsLoRa可应用于诸多垂直行业,包括能源、汽车、物流、农业、商业和制造产业等,这些产业资源应也是未来LoRa联盟发展的成员。与NB-IoT主要依赖于运营商的基础设施、进行协议对接相比,LoRa是一个更灵活的自主网络,在任何需要的地方,都可以进行部署。在大量应用中,LoRa非常适用于智慧城市、政企行业等场景中,和NB-IoT的授权频谱技术形成互补,双方完全可以互补共存。

 

LoRa的部署来说,由于其产业生态相对成熟,在大量合作伙伴中已得到验证,包括SKComcast、软银、中兴等知名企业,被认为是目前针对低功耗、广覆盖物联网最为有效的技术。LoRa网络部署的身影已遍布欧洲、美国、亚太等全球多个国家,OrangeKPNSKTATA、软银、Comcast等各国主流电信运营商已选择LoRa来建设物联网专用网络。

 


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