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详谈LPWAN的无线通信技术

发表时间:2018/5/30  来源:互联网,RF技术社区  浏览次数:8583  
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无线通信技术是物联网的传输基础♤随着智慧城市大应用成为热门发展♤各种技术推陈出新♤纷纷抢占物联网市场⊙在LPWAN技术里♤最热门的莫过于LoRa、Sigfox和NB-IoT⊙在物联网趋势中♤这三种技术各自具有什么优势谁才会是你专业领域的最佳拍档
 
物联网、大数据、AI人工智能这几个词汇♤相关产业人员想必娴熟于心⊙在物联网的技术架构中♤“感测”是最基础的核心源头♤无论在农业、工业、建筑、交通、医疗等领域♤要让感测到的数据透过AI分析♤进而形成相关应用♤首先必须部署适合的传输技术与网域♤才能搜集并回报巨量的环境数据⊙
 
在无线通信技术里♤WI-FI、bluetooth、ZigBee、Z-Wave这几项较早推出的应用已经于不同领域中奠定发展基础⊙WI-FI适用于大数据量的传输♤比如影音传输或者A R/V R等领域♤同时也是一般无线网络的基础♤缺点是耗电量大㊣蓝牙多用于个人穿戴式装置♤在声音领域的应用较为成熟㊣ZigBee和Z-Wave则是在工业、建筑等自动控制应用中成果丰硕⊙
 
长距离+省电特性♤LPWAN解决物联网传输难题
 
谈到无线网络♤大家脑中想到的♤除了WI-FI之外♤大概就是手机的移动式通信网路了⊙如今的通讯技术即将迈入5G♤讲求更大带宽、更高速率、更低延迟♤当然也更耗电♤由于是对应人与人之间的通讯♤因此数据传输较密集、交换量也更为庞大⊙针对M2M的通讯♤由于装置的部署范围通常更宽广♤且无线装置必须避免频繁更换电池♤LPWAN(Low Power Wide Area Network♤低功耗广域网)技术顺势而生♤其小数据量、长距离传输及省电的特性♤在物联网应用领域中大放异彩⊙
 
较早期的无线传输技术♤如WI-FI、ZigBee和Z-Wave♤通讯传输距离顶多只有100公尺♤用在智能家居领域♤必须再加装讯号加强的天线或中继站⊙若是要满足智能城市的相关应用♤例如环境监测或资产追踪♤传输距离可达20公里的LPWAN技术显然能大幅缩减布建成本♤只要几个机站就能覆盖大面积的范围㊣以电池作为电力来源♤则省略了布线问题♤让传感器的安装步骤更简易⊙目前最受关注的LPWAN技术分别是LoRa、Sigfox和NB-IoT♤这三种技术具有各自的优势♤业主可根据不同领域及使用需求♤选择最适合的通讯技术⊙
 
低耗能、高范围传输LoRa与Sigfox大比拚
 
正如LPWAN的技术特色♤LoRa与Sigfox都具有长距离、低功耗的特点♤可延长电池寿命♤形成大范围的讯息传输⊙两者皆使用免授权的Sub-1GHz ISM频段♤不需额外付出授权费用♤且由于电子芯片制造技术的突破♤两项技术的硬件制造成本不断降低♤比如去年在台湾地区产业已经启用的Sigfox♤月租费最低只要0.4元人民币⊙
 
LoRaWAN是由各产业联盟共同推动的网络标准♤提供开放式技术♤只要取得关键内容♤就能开发个别的应用⊙不同于LoRa的开放性♤Sigfox则是由法国同名黄瓜视频 苹果安装,黄瓜app无限下载网址,黄瓜视频共享二维码,番茄社区ios下载自行开发的技术♤掌握核心网络的营运和布建♤意图以独立营运商的角色♤在全球进行网络基地部署♤目前已能同时在36个国家和地区使用可连结的网域和设备⊙以类型来说♤LoRa好比小型的私人网域♤传输距离最远可达20公里♤只要掌握技术♤就能自行架设基站♤自由度更高⊙
 
Sigfox则是以全球为营运目标♤不断扩展网络基地的蓝图♤可提供用户既有的网络布署及云端服务♤需要付出额外的月租费♤相对LoRa而言♤成本较高♤但平台方案完整♤不须额外布建网络⊙Sigfox的传输距离可达50公里♤是三种技术当中范围最广的♤不过为达到低功耗的目标♤LoRa和Sigfox的每日传输次数都有限制♤一天当中的传输时间很短♤适合发挥在没有实时通讯需求的领域♤比如每日固定回报数据的传感器♤可测量温湿度、PM2.5等特定环境数据♤藉由长距离、少次数的传输型态♤形成较大面积的物联网应用⊙
 
电信业者强强推NB-IoT
 
另一项在物联网产业链上讨论热烈的技术是NB-IoT♤与前述两项技术最大的不同♤在于它是由3GPP组织所制定的技术♤使用需授权的GSM和LTE频段♤也就是说♤NB-IoT必须藉由电信产业买下频段授权♤使用者只能透过电信业者或第三方代理商取得授权技术和频段♤才能使用NB-IoT相关服务⊙NB-IoT的优势在于它是由现有电信业者推出的技术♤不需重新布建网络♤只要更新软件♤就能使用现有的4G电信基地台和相关设备⊙另一方面♤采用电信级的网络♤在通讯质量和讯息安全性拥有高度的保障⊙台湾地区远传电信目前已推出NB-IoT的抢先体验活动♤并预计于5月底完成全台基地升级♤只要远传电信能收到讯号的地方♤就能使用NB-IoT♤装置月租费约为2至12元人民币⊙

 
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“将对的技术摆在对的位置上”──无线通信技术应用
 
上述三种热门的LPWAN技术各自有着不同特点♤业界多预测未来其中一项技术将会力压群雄♤成为一枝独秀⊙然而♤正如LoRa创始人之一Olivier Hersent曾说过的♤互相合作的共存关系更可能带领未来技术走向新的发展⊙事实上♤物联网应用领域百百款♤这三种技术的特点也对应了不同领域的特殊需求⊙比如NB-IoT♤用户许可证频段和LTE技术♤其网络不限制传输讯息次数♤所能携带的数据量也更高♤因此适用于重视网络传输稳定性和实时性的智慧工业领域♤或者是需要声音、图像文件等高数据传输的物联网装置⊙相对地♤NB-IoT的功耗也高于另两项技术♤电池寿命的损耗较大⊙同时与电信业者的协作模式♤在向用户推广时会更为快速、简便♤从另一角度来看♤也受限于硬件成本(芯片)和月租成本⊙
 
与NB-IoT相比♤LoRa和Sigfox由于硬件成本低、功耗更小♤因此更适合在小数据量、大范围的传输应用⊙LoRa技术目前的发展规模已趋向成熟♤且曾与亚太电信及鸿海富鸿网合作♤在台湾地区已有实际营运成果⊙虽然传输距离不比Sigfox♤但传输带宽较高♤建设成本和技术难度不高♤适合在高科技厂区中建设封闭型网域♤传输各类型的感测数据⊙
 
以全球布建的角度来说♤德国莱因的信息与通信技术经理于凯群表示♤Sigfox是很有发展性的技术♤由于Sigfox提供全球性的网域服务♤对跨国黄瓜视频 苹果安装,黄瓜app无限下载网址,黄瓜视频共享二维码,番茄社区ios下载来说更为便捷♤尤其是一体成形的网络方案♤对高收益的黄瓜视频 苹果安装,黄瓜app无限下载网址,黄瓜视频共享二维码,番茄社区ios下载而言提供完整且稳定的云端服务♤省去许多开发和协作上的麻烦⊙Sigfox的传输距离最远♤但一天内的传输次数最少♤因此适合应用在反应数据变化或固定时段传送数据的场景♤比如管线监控、智能电表、地区气候监测和警报等⊙Sigfox目前在台湾地区与O-bike合作♤负责定位追踪服务♤以及中兴保全的设备状态侦测♤和智能医疗远程照护等应用⊙由于是跨国应用♤Sigfox也与美国快递黄瓜视频 苹果安装,黄瓜app无限下载网址,黄瓜视频共享二维码,番茄社区ios下载合作♤在包裹上装设传感器♤除了知道包裹的运送位置♤也能侦测拆开的时间♤将具体数据传送回美国⊙
 
物联网未来愿景信息安全与技术验证缺一不可
 
新兴科技带来更便利及美好的未来愿景♤同时也带来关于安全的隐忧♤当各种信息在网络上流通♤一旦网络安全发生问题♤将可能导致个人隐私外泄♤甚至影响人身安全⊙在极重视隐私权的欧洲♤已经通过通用数据保护协议(General Data Protection Regulation♤简称 GDPR)♤其中严格规范了网络黄瓜视频 苹果安装,黄瓜app无限下载网址,黄瓜视频共享二维码,番茄社区ios下载对个人资料搜集的限制与管理⊙虽然资安问题在台湾尚未掀起全面关注♤但随着物联网装置和领域的拓展♤一般使用者也会更频繁的接触到相关的议题♤网络安全必定将成为产品/软件供货商需提出的服务方案之一⊙
 
德国莱因资深经理何绍彭也提醒♤所有无线通信技术都必须经过国家规范和联盟认证标准⊙首先必须先通过各国法规对无线通信频率和功率的控管♤让产品具备合格的通讯标准♤不会因要加强通讯而影响其他电子仪器或人体健康⊙再来还必须通过各个技术联盟的标准♤包含电磁波型、通讯协议及互联性测试♤确保使用同类型通讯技术的产品能够互相沟通⊙如同目前市面上的智能家居网关♤大多会容纳1至3种的通讯技术(如WI-FI、Bluetooth、ZigBee等)♤产品的互联性及抗干扰性就更为重要⊙或许在不久的将来♤也会在单一物联网模块内整合LoRa或NB-IoT等不同的无线网络通讯技术♤像是在偏远工厂♤以LoRa形成局域网络内设备间的数据传输♤再将数据传送到外部的LTE网络♤整合多个厂区的数据进行整体分析⊙
 
无论在交通、工业、农业、建筑、医疗、金融等领域♤物联网所要关注的将会是数据下的新兴应用♤装置联网只是基础♤只有善加利用软件服务♤掌握应用商机♤才能具体实现物联网的真正智慧⊙
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