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LPWA是什么_典型LPWA技术

2019年10月29日 文章来源:网络整理 热度:154℃ 作者:刘英

  LPWA–Lowpowerwidearea,低功耗广域技术的简称,使用较低功耗实现远距离的无线信号传输。相较于熟悉的低功耗蓝牙(BLE)、Zigbee和Wifi等技术,LPWA的传输距离更远,一般在公里级,其链接预算(linkbudget)可达160dBm,而BLE和Zigbee等一般在100dBm以下。和传统的蜂窝网络技术(2G、3G)相比,LPWA的功耗更低,电池供电的设备使用寿命可达数年。基于这两个显著特点,LPWA可以真正使能物物互联,助力和引领物联网(IoT)革命。

  LPWAN–Lowpowerwideareanetwork,低功耗广域网络,即使用LPWA技术搭建的无线连接网络。LPWAN的网络连接形式可以多种多样,典型的拓扑如图1所示,以数据上传(datauplink)为例,无线终端发送数据信号,基站或者网关接收并将数据传输到云平台,云平台根据设备ID将数据分发到对应的客户服务器。对于私有的LPWAN网络,云端和客户服务器可以是一体的。

  

LPWA是什么_典型LPWA技术

  典型LPWA技术

  1、Sigfox

  Sigfox技术由同名的法国Sigfox公司设计研发,成立于2010年,是最早的老牌LPWA玩家,其技术成熟度最高,截至2019年已经在全球60多个国家实现商业化运营。Sigfox在公共频段使用100Hz超窄带频谱调制和传输数据消息,所以在单位频带有更高的功率密度,抗干扰能力更强,适合于使用公共频段进行数据传输。

  Sigfox公司提供完整的网络解决方案,包括基站和云端,寻求和依赖当地的合作伙伴在全球开展网络部署及运营,Sigfox提供网络设备及技术支持服务。终端设备是开放的生态系统,任何支持Sigfox协议的射频模块或者芯片都可以连接Sigfox的网络,对于终端设备厂商来说可以有更大的选择空间,和更优惠的价格选项。依托于强大的全球生态系统,Sigfox用户可以得到端到端(终端到云端)的整体解决方案,使其产品能够快速连接到Sigfox网络,并推向市场。

  因为Sigfox网络由Sigfox公司为主导进行全球部署,这样能最大程度保证网络服务质量的统一性和稳定性,即全球一张网,用户设备即可以享受到跨国的便利性,不需要漫游服务,又能连接到同等品质的网络,这对于物流或者跨境运行等应用来说尤其有吸引力。

  2、LoRa

  LoRa是美国Semtech公司的专有技术,实际是一种采用扩频方案的无线调制解调技术。Semtech在2012年通过并购法国Cycleo公司获得LoRa的IP产权,以此设计制造射频芯片并进行市场销售,是一家纯半导体公司,垄断LoRa芯片的供货。目前Semtech虽然也进行少量LoRa的IP授权,如国内的阿里,但IP是Semtech专有,没有授权任何公司无法设计制造LoRa芯片,所以客户的选择余地很小。

  LoRa使用的也是公共频段进行射频信号传输,上层协议及规范由LoRaWan定义,LoRa联盟负责发布和维护。任何人可以购买LoRa芯片或者模块来设计LoRa终端和网关设备,也可以设计或者购买设备来搭建LoRa网络,所以目前多数的LoRa网络都是小区域和私有的,很少有全国性的通用物联网络,而设备和网络间的兼容也是一个很大的挑战。

  LoRa通过扩频技术实现高灵敏度,从而能够进行远距离传输,但是网络容量有限,无法高效实现大批量设备信息的并行接收和处理,这对于大面积或全国性的部署是个巨大挑战。

  3、Cellular-IoT

  目前主流的Cellular-IoT(C-IoT)技术是指NB-IoT和LTE-M,他们都基于传统的蜂窝网络技术,进行裁剪和优化以适用于物联网的低成本低功耗应用。技术规范由3GPP来定义和分布,基于专有的许可频谱,由传统电信运营商进行网络部署和运营。

  因为C-IoT基于传统蜂窝网络技术,所以相比与Sigfox等全新的LPWA定制技术来说,技术复杂度和相应成本功耗等都会更高,类似于3G/4G等,C-IoT终端设备也需要和基站进行连接和附着,协议握手和网络参数配置,而Sigfox终端设备和基站没有任何依赖关系,自主性更高,功耗可控。另外因为对基站的附着,NB-IoT实际上只适用于设备位置固定的应用场景。

  全球角度来说,C-IoT网络具有分散性质,各个运营商只能在属地国家或者区域进行部署运营,不同网络的参数配置和服务质量各不相同。以NB-IoT网络为例,总共支持有十多个频带(Band),不同国家或者地区的网络可以使用不用的Band,这对于终端设备来说是更高的成本和技术挑战。而不同网络的服务质量更是无法进行统一和保证,网络间的切换也需要高额的漫游费用,NB-IoT网络甚至不支持漫游。

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