遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)解決方案

遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)構(gòu)成了低功率廣域網(wǎng) （LPWAN） 的基礎(chǔ)。在這些類型的網(wǎng)絡(luò)中，能耗低的終端設(shè)備（通常是傳感器）連接到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌O(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備評(píng)估接收到的數(shù)據(jù)并控制終端設(shè)備。因此，這些協(xié)議專為遠(yuǎn)程能力、低功耗設(shè)備和降低運(yùn)營(yíng)成本而設(shè)計(jì)。

長(zhǎng)期以來，蜂窩無線技術(shù)在可以將設(shè)備直接連接到互聯(lián)網(wǎng)而無需網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程應(yīng)用中一直處于壟斷地位。由于全球基站基礎(chǔ)設(shè)施完善，最終產(chǎn)品只需要一張 SIM 卡即可與云端通信。成功初始化并在網(wǎng)絡(luò)提供商處注冊(cè)后，就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。

過去蜂窩無線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展通常集中在提高數(shù)據(jù)傳輸速率上。例如，LTE Advanced 現(xiàn)在可以在下行鏈路中實(shí)現(xiàn)高達(dá) 3.9 Gbps 的傳輸速率，在上行鏈路中實(shí)現(xiàn)高達(dá) 1.5 Gbps 的傳輸速率。然而，物聯(lián)網(wǎng)中的大多數(shù)事物不會(huì)傳輸如此大量的數(shù)據(jù)（其中大多數(shù)需要不到 100 bpm），更高的數(shù)據(jù)速率會(huì)導(dǎo)致終端設(shè)備的功耗更高。因此，成功的通信技術(shù)的重點(diǎn)是遠(yuǎn)距離、可靠的通信和低功耗以延長(zhǎng)電池壽命。

LTE-M

考慮到這些目標(biāo)，第三代合作伙伴計(jì)劃 （3GPP） 創(chuàng)建了 LTE 機(jī)器類型通信 （LTE-M） 標(biāo)準(zhǔn)。LTE-M 在 700 MHz 和 900 MHz 之間的許可 sub-GHz 頻帶中傳輸。下行鏈路和上行鏈路數(shù)據(jù)速率大約為 1 Mbps。低功耗方法有助于將電池供電的終端設(shè)備的使用壽命延長(zhǎng)至 10 至 20 年。LTE-M 還使用現(xiàn)有的蜂窩無線基礎(chǔ)設(shè)施，提供出色的覆蓋范圍，并在眾所周知的許可頻譜上運(yùn)行，使其更加安全和穩(wěn)健——非常適合具有高質(zhì)量要求的服務(wù)。

然而，LTE-M 的一個(gè)缺點(diǎn)是使用許可的蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)的成本很高。在這種情況下，每個(gè)終端設(shè)備都需要自己的 SIM 卡，這會(huì)增加安裝和維護(hù)成本，以及平均顯著高于同類技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用。此外，目前LTE-M的SIM卡業(yè)務(wù)比較復(fù)雜。這個(gè)問題將來可以通過嵌入式 SIM （eSIM） 卡來解決，顧名思義，它嵌入在終端設(shè)備中，無需打開實(shí)際設(shè)備即可輕松重新編程。

西格福克斯

SigFox 是為長(zhǎng)距離（農(nóng)村地區(qū) 30-50 公里，城市地區(qū) 3-10 公里）、低數(shù)據(jù)速率（每條消息 12 字節(jié)，每個(gè)終端設(shè)備每天最多 140 條消息）量身定制的解決方案，并且最好低功耗運(yùn)行。SigFox 使用 sub-GHz 頻段（歐洲為 868 MHz）并采用 BPSK 調(diào)制和超窄帶技術(shù)。配備 SigFox 技術(shù)的終端設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?SigFox 基站，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到 SigFox 云服務(wù)器。這是在將結(jié)果發(fā)送回各自的終端設(shè)備進(jìn)行可視化之前處理數(shù)據(jù)的地方。

與 LTE 不同，SigFox 基礎(chǔ)設(shè)施仍在建設(shè)中。該公司與全球大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商合作，并繼續(xù)在法國(guó)和美國(guó)等不同地區(qū)部署和運(yùn)營(yíng)自己的網(wǎng)絡(luò)。SigFox 目前在法國(guó)、葡萄牙、西班牙、荷蘭和英國(guó)提供服務(wù)覆蓋。該公司正在進(jìn)一步加快其在比利時(shí)、丹麥、德國(guó)、愛爾蘭、意大利、盧森堡和美國(guó)的推廣計(jì)劃。僅在美國(guó)，它就計(jì)劃在短短六個(gè)月內(nèi)將城市從 10 個(gè)擴(kuò)展到 50 個(gè)。然而，該技術(shù)尚不推薦用于全國(guó)或國(guó)際項(xiàng)目。

SigFox 不需要 SIM 卡。價(jià)格取決于每天發(fā)送多少條消息以及這些消息的數(shù)量?？蛻敉ǔＣ磕曛Ц?1 到 10 歐元來保持單個(gè)終端設(shè)備的活躍。

洛拉

LoRa 與 SigFox 技術(shù)非常相似，因?yàn)?LoRa 也使用 sub-GHz 頻段（歐洲為 868 MHz），實(shí)現(xiàn)相似的范圍（高達(dá)約 15 公里），并且由于數(shù)據(jù)速率從 0.3 到 22 不等，因此經(jīng)濟(jì)實(shí)惠kbps。與 SigFox 相比，LoRa 利用芯片擴(kuò)頻技術(shù)來設(shè)置帶寬和比特率之間的比率。

LoRa 聯(lián)盟成立于 2015 年，旨在規(guī)范和進(jìn)一步發(fā)展 LoRa。除了 LoRa 開發(fā)商 Semtech，許多芯片和模塊制造商、軟件企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在都是 LoRa 聯(lián)盟的成員。

要為最終產(chǎn)品配備 LoRa，必須向 LoRa 聯(lián)盟支付 3，000 美元的年度許可費(fèi)。除此之外，無需支付其他費(fèi)用，而且 LoRa 與 SigFox 一樣，不需要 SIM 卡。

在基礎(chǔ)設(shè)施方面，這兩個(gè)新來者的情況大致相同：LoRa 聯(lián)盟成員正在加緊努力擴(kuò)大覆蓋范圍，特別是在歐洲和美國(guó)，以及俄羅斯的大城市。由于交互式網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)用戶都可以幫助擴(kuò)展 LoRa 基礎(chǔ)設(shè)施。如果應(yīng)用程序啟用，不想等待改善覆蓋的用戶也可以使用 LoRa 技術(shù)建立專用網(wǎng)絡(luò)。

并肩賽跑

與 LTE-M 相比，LoRa 和 SigFox 都具有成本優(yōu)勢(shì)：目前，一個(gè)模塊的硬件成本約為 10 歐元。除此之外，LoRa 每年需要支付 3，000 美元的許可費(fèi)，而 SigFox 用戶每年可以為每臺(tái)終端設(shè)備支付 1 到 10 歐元。僅 LTE-M 的硬件成本就遠(yuǎn)高于 SigFox 和 LoRa 的成本，此外還有 SIM 卡的運(yùn)行費(fèi)用和更換物品的成本。

用于終端設(shè)備的 LoRa 和 SigFox 無線模塊可確保非常低的功率運(yùn)行，并且可以遠(yuǎn)距離傳輸，具有強(qiáng)大的室內(nèi)穿透特性。然而，這兩種技術(shù)的最大絆腳石是基礎(chǔ)設(shè)施，該基礎(chǔ)設(shè)施仍在進(jìn)行中。

這已經(jīng)變成了 LoRa 和 SigFox 之間的并駕齊驅(qū)的比賽，看看誰會(huì)贏，或者有哪些新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能會(huì)加入競(jìng)爭(zhēng)，這將是一件很有趣的事情。允許創(chuàng)建專用網(wǎng)絡(luò)的能力顯然對(duì) LoRa 特別有利。它可能并不適合所有應(yīng)用程序，但無論比賽結(jié)果如何，都能確保 LoRa 一定程度的獨(dú)立性。

審核編輯：郭婷