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什么是低功耗广域网络?

作者:ZLG致远电子时间:2018-07-26来源:电子产品世界收藏

  的发展趋势愈发迅猛,然而功耗、距离、成本的一系列的问题却让的发展百受滞碍,低功耗广域网络()正是基于对这些需求的解决,凭借其低功耗,远距离的优势打破发展的瓶颈助力物联网的腾飞。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201807/389609.htm

  物联网发展趋势一览

  无线通讯技术继LTE(4G)之后,单纯的速率提升,已经不再能够满足日益增加的用户需求,开始往两个方向发展,走了两条截然不同的道路:一条是继续提升通信速率的5G技术;另一条则是降低通信速率,同时降低功耗、增大覆盖范围、增加接入节点数的(Low-Power Wide-Area Network)技术。

  伴随着无线通讯技术以及新一代物理及新材料技术的发展,传感器、联网处理器以及带宽的成本有了大幅度的降低,物联网朝着万物互联互通的方向有了长足的进步。网络是物联网产业里的重要一环,毫无疑问以NB-IOT和Lora为代表的低功耗广域网络()是目前和未来发展中物联网的风头行业。其次,基于对安全性,功耗以及可靠性的需求,在靠近物或者数据源头的网络边缘侧就近提供各项服务的边缘计算将成为物联网的发展趋势之一,而基于边缘计算更进一步,在边缘侧部署人工智能的终端智能(边缘智能)也初见峥嵘,目前国内外已有多家芯片或人工智能公司投入研发低功耗AI芯片,未来更多的数据计算将交由终端设备完成,智能将下沉到终端设备。同时伴随着区块链的兴起,把物联网与区块链相结合的物链网,能有效降低物联网运营成本,解决安全隐私以及挖掘商业价值已成为行业内的独角兽。

  什么是LPWAN?

  之前提到低功耗广域网络(LPWAN)是当前物联网的风头行业,那么LPWAN到底有什么优势能让它占领风口独领风骚呢?下面我们从几个方面揭开LPWAN的面纱。

  •    距离

  常见的近距离无线通信技术,如Wi-Fi、蓝牙等,通信距离一般几十米,若要覆盖一个地区一个城市的网络,则部署成本会较高。而低功耗广域网无线通信距离可达几公里,甚至几十公里。无线通信距离的增加,为物联网应用带来了新的发展空间,补上了物联网无线通信距离的短板,为物联网大规模的应用部署提供了技术支撑。

  •    速率

  电脑、手机上网浏览网页、视频等应用需求追求的是高数据速率,速度越快越好。而另一方面,物联网的一些应用中,数据速率并非越快越好,通讯频次低,传输的数据量也非常少,如抄表等。

  •    功耗

  高数据速率带来的是高功耗,需要有充足的电源供应。而低功耗广域网的数据速率低,终端节点仅需要少量的电能就可以维持工作,这样就可以使用电池供电或其他的能量收集的方式供电,这有助于在一定范围内使终端节点可以大规模地接入网络。

  •    授权

  无线电频谱是有限、不可再生的自然资源,目前各国的频谱管理大多数采用固定频谱分配策略,即频谱资源由政府主管部门管理并分配给固定的授权用户,这样能够确保各用户之间避免过多相互干扰,更好利用频谱资源。目前频谱资源可分为两类:授权频谱和非授权频谱,在LPWAN的授权频谱中比较有代表性的就是NB-IOT,在LPWAN中非授权频谱比较有代表性的就是Lora。一般来说,如果搭建的物联网规模大,例如覆盖城市甚至国家那么选择授权频谱是一个较好的选择,如果是商业化运营,自己搭建网络,那么非授权频谱的成本较低。

  低功耗广域网络,顾名思义,最突出的优势就是功耗低,以及传输距离远。

  长距离:根据部署环境不同,一个网关或基站可以覆盖几公里,甚至几十公里

  低数据速率:数据速率一般不超过5kbps,每天几次的通信频次,每次几十到几百个字节不等。

  低功耗:电池供电或其他能量收集供电,可以维持几年,甚至更久。下图为LPWAN特性指标:

  LPWAN特性指标

  为什么LPWAN如此重要?

  当前物联网正朝着大规模部署的方向发展,而LPWAN凭借其低功耗,广域的优秀性能在物联网的大规模部署中占据着举足轻重的地位。在目前推进的中国制造2025以及智慧城市建设发展中有着非常好的相性,17年工信部印发《关于全面推进移动物联网(NB-IOT)建设发展的通知》极大地推进了LPWAN的发展。而随着边缘计算类产品的普及,只需要将核心数据进行传输就可以完成物联网系统的搭建。LPWAN完全可以满足当前对小数据量吞吐的要求,如同物联网的血管,实现互联互通。

  成为工业互联网生态系统领导企业是我们致远电子的追求,致远电子致力于构建感知控制、互联互通、人工智能和服务模式生态系统。无线通讯是物联网的基础核心技术,致远电子始终聚焦工业互联网前沿技术。目前,致远电子针对超远距离无线通信推出的一款LoRa核心板LM400T,用户可基于AMetal平台进行快速二次开发,提供支持一键自组网功能,重点突破了LoRa协议开发难的问题。同时,针对不同行业应用,LM400T配备了专用抄表协议、CLAA协议以及LoRaWAN协议等。在硬件上,LM400T采用独有的频谱扩宽技术,完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距离通信问题。

  同时基于用户对短距离多组网的物联网搭建需求,致远电子ZigBee透传模块: AW/ZM5161系列,模块内部搭载健壮的FastZigBee组网透传协议,用户无需接触复杂的无线协议,即可快速搭建ZigBee网络并突破了传统ZigBee无线网络可加入节点数量过少的技术瓶颈。

  Zigbee透传模块实物图



关键词: 物联网 LPWAN

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