萬物互聯(lián)時代，LPWAN未來發(fā)展?jié)摿薮?/h1>

電子工程師?作者：工程師曾玲? 2018-07-05 10:05 ? 次閱讀 ? 個評論

LPWAN是近幾年發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，解決了面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣域覆蓋大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接，彌補了傳統(tǒng)蜂窩技術(shù)的不足，加速了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和規(guī)模化部署。隨著萬物互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，LPWAN未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

LPWAN網(wǎng)絡(luò)連接的技術(shù)基本可以分為兩部分：蜂窩技術(shù)和非蜂窩技術(shù)。蜂窩技術(shù)主要是國內(nèi)三大運營商部署運營的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。非蜂窩技術(shù)主要是部署在免許可申請使用頻段的網(wǎng)絡(luò)，如Sigfox、LoRa、ZETA、Weightless等。非蜂窩技術(shù)主要是以由企業(yè)部署運營，使用頻段主要集中在470-510MHz。

LPWAN產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為以下幾部分：

傳感器

根據(jù)國家標準GB/T 7665-2005 3.1.1對傳感器的定義：傳感器是能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。隨著智能化的發(fā)展，傳感器也日趨智能。GB/T 33905.3-2017 3.2對智能傳感器的定義：具有與外部系統(tǒng)雙向通信手段，用于發(fā)送測量、狀態(tài)信息，接受和處理外部命令的傳感器。(注：智能傳感器是包含信息處理裝置的傳感器，傳感器是智能傳感器必不可少的組成部分)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的末端，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，也是云計算、人工智能(AI)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。隨著傳感器向著智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，LPWA技術(shù)為傳感器規(guī)?；W(wǎng)絡(luò)接入提供了一種新的連接選項，LPWAN可以低成本低功耗連接更多的傳感器。

并非所有的傳感器都可以直接通過LPWAN連接入網(wǎng)，實際上還存在著一些傳感器網(wǎng)絡(luò)，如Zigbee、小無線(如FSK等)，這些傳感網(wǎng)絡(luò)可以通過集中器或網(wǎng)關(guān)連接到LPWAN網(wǎng)絡(luò)，是LPWAN網(wǎng)絡(luò)的補充或延伸。

芯片

從LPWA技術(shù)硬件芯片的角度看，LPWA技術(shù)芯片主要有兩部分：前端射頻芯片和網(wǎng)關(guān)芯片。

主要的LPWA技術(shù)使用前端射頻芯片的情況如下：

LPWAN技術(shù)的網(wǎng)關(guān)芯片：

在LPWA技術(shù)中網(wǎng)關(guān)或基站部分，LoRaWAN提供了網(wǎng)關(guān)的參考設(shè)計，其他LPWA技術(shù)網(wǎng)關(guān)為獨家或相關(guān)的少數(shù)通信公司開發(fā)。

無線模塊

射頻電路、天線等的設(shè)計測試對一些企業(yè)來說還是有一定的技術(shù)門檻，采購成熟的模塊集成到產(chǎn)品或方案中，是這些公司的首選。無線模塊的規(guī)?；a(chǎn)也有助于降低成本。

產(chǎn)品功能的同質(zhì)化帶來的必然是產(chǎn)品的價格競爭，無線模塊功能的差異化是企業(yè)提升價值的另一個方向，比如在無線模塊中加入GPS、BLE等功能。一些做LoRa的企業(yè)通過SiP封裝(System In a Package，系統(tǒng)級封裝)，將LoRa芯片與MCU等芯片、電路集成到了一個封裝里，縮小了產(chǎn)品的尺寸，簡化了產(chǎn)品的設(shè)計。

有的企業(yè)還推出了基于SDR技術(shù)的NB-IoT無線模塊，SDR帶來的好處是硬件不改動的情況下，通過軟件快速地進行產(chǎn)品的升級迭代。

終端

LPWAN是一個新的行業(yè)，需要更多的產(chǎn)品終端連接到LPWAN網(wǎng)絡(luò)上，以形成規(guī)模化應(yīng)用的效應(yīng)，這還需要通過產(chǎn)品、企業(yè)、行業(yè)間的合作，加速LPWAN應(yīng)用的落地。LPWAN終端也為傳統(tǒng)的產(chǎn)品企業(yè)帶來了新的市場發(fā)展機會。

網(wǎng)關(guān)或基站

LoRaWAN一般叫網(wǎng)關(guān)或集中器，NB-IoT一般稱為基站。網(wǎng)關(guān)和基站都是無線連接入網(wǎng)的設(shè)備，都具備大規(guī)模的設(shè)備無線接入的能力。網(wǎng)關(guān)或基站提升了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的規(guī)?；尤肽芰驮O(shè)備的管理水平。

LoRaWAN網(wǎng)關(guān)可以由企業(yè)自主設(shè)計和部署，而NB-IoT基站則是由運營商的供應(yīng)商提供，供應(yīng)商需有一定的資質(zhì)。LoRaWAN和NB-IoT網(wǎng)絡(luò)都需要布網(wǎng)，可以是局域網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至全國范圍的網(wǎng)絡(luò)，大規(guī)模的部署需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資。運營商有更多的資源和雄厚的資本支撐網(wǎng)絡(luò)的運管，而LoRaWAN在網(wǎng)絡(luò)運營方面相對小一些，多是企業(yè)為主的項目。

部分LPWA技術(shù)在網(wǎng)關(guān)中還采用了軟件定義無線電(SDR)技術(shù)，如Sigfox、Weightless等。

解決方案商

LPWAN的解決方案主要是指端到端的連接解決方案。NB-IoT解決方案由相關(guān)企業(yè)提供，運營商主導(dǎo)。其他LPWA技術(shù)多是由企業(yè)提供端到端的解決方案。

LoRaWAN的解決方案比較開放，可以根據(jù)Semtech公司的參考設(shè)計和LoRa聯(lián)盟的協(xié)議進行開發(fā)優(yōu)化LoRWAN解決方案。而一些企業(yè)在一些實際項目直接將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Network Server)功能直接移到了本地網(wǎng)關(guān)上，或簡單地從網(wǎng)關(guān)解析出數(shù)據(jù)來，進行本地化讀取，這方便了LoRaWAN的應(yīng)用落地。這樣不利于LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；渴?，一般應(yīng)用于小范圍的項目上，如園區(qū)的管理等。

Sigfox的解決方案相對封閉些，自己也運營物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，但終端開放，方便企業(yè)產(chǎn)品接入網(wǎng)絡(luò)。

ZETA是縱行科技自主研發(fā)的LPWAN解決方案，也由自己運營網(wǎng)絡(luò)?？v行科技也在與合作伙伴一起推動ZETA網(wǎng)絡(luò)的部署和運營。在中國的LPWAN市場上，ZETA也是一枝獨秀。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個重要作用是數(shù)據(jù)采集，LPWA技術(shù)提供了低功耗規(guī)?；W(wǎng)絡(luò)接入的能力，LPWA技術(shù)基本都是輕硬件重后臺管理的設(shè)計，網(wǎng)關(guān)或基站只做數(shù)據(jù)接受和傳輸，借助云端的計算資源，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Network Server)負責一些數(shù)據(jù)的處理和設(shè)備的管理，并提供相應(yīng)的接口給應(yīng)用服務(wù)器使用。

NB-IoT網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是由運營商管理運維，運營商提供數(shù)據(jù)的接口給用戶使用。

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器一般由提供解決方案的企業(yè)來管理運維。由于數(shù)據(jù)在解決方案的服務(wù)器上，一些企業(yè)心存疑慮，擔心數(shù)據(jù)被利用或項目創(chuàng)意被復(fù)制，不少的LoRaWAN項目采用了本地化讀取數(shù)據(jù)的方式，這樣網(wǎng)絡(luò)部署的規(guī)?；^小，適合于小范圍內(nèi)的項目應(yīng)用。對于數(shù)據(jù)的存取與管理，實質(zhì)上是一個可信的問題。人、企業(yè)、物相互之間還需要建立起一種可信的關(guān)系。

Sigfox網(wǎng)絡(luò)服務(wù)由Sigfox公司自主管理運維。ZETA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)由縱行科技自主管理運維。

應(yīng)用服務(wù)商

將傳感終端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上是LPWA通信技術(shù)的使命，應(yīng)用服務(wù)則是對數(shù)據(jù)進行分析、可視化等管理，并為決策和行動提供有效的數(shù)據(jù)支撐。應(yīng)用服務(wù)器是用戶使用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的入口或界面。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，應(yīng)用服務(wù)軟件開發(fā)已比較成熟了，也呈現(xiàn)出了多形態(tài)，如H5、APP、小程序等。然而，由于應(yīng)用服務(wù)軟件需求多樣化，定制化程度高，費用不低，可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺集約化來減少用戶使用的成本。

LPWAN運營商

LPWAN運營商是指基于LPWAN網(wǎng)絡(luò)運營的服務(wù)商。中國LPWAN運營商主要是基于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的三大運營商(中國移動、中國電信、中國聯(lián)通)，無論是其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模、用戶規(guī)模等都比其他LPWA技術(shù)網(wǎng)絡(luò)大得多。

未來會有越來越多的電子產(chǎn)品連接到互聯(lián)網(wǎng)上，而物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是不同的“網(wǎng)”，因其運行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同?；ヂ?lián)網(wǎng)是IP協(xié)議(IPv4/IPv6)，而物聯(lián)網(wǎng)是非IP協(xié)議。而物聯(lián)網(wǎng)中“物”多是使用的MCU或單片機，其資源受限無法運行IP協(xié)議，需要將“物”組網(wǎng)后再接入互聯(lián)網(wǎng)。一般地，物聯(lián)的網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)或基站進行IP協(xié)議轉(zhuǎn)換再連接到互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)碎片化的重要原因是沒有統(tǒng)一的通信標準化和規(guī)?；?，LPWA技術(shù)的出現(xiàn)給物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；M網(wǎng)提供了技術(shù)支撐。這也使得物聯(lián)網(wǎng)具備了可運營的基礎(chǔ)和條件。使用不需要申請無線電頻率使用許可的LPWA技術(shù)的企業(yè)可以自主管理和運維物聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。

國內(nèi)的LPWA技術(shù)多是采用了作為民用無線電計量儀表使用的470-510MHz頻段，而工信部的一個《征求意見稿》，“限單頻點使用，不能用于組網(wǎng)應(yīng)用”，給使用免申請許可頻段的LPWAN網(wǎng)絡(luò)運營增添了不確定因素。

“尺有所短，寸有所長”。NB-IoT也不是連接萬物的金鑰匙，NB-IoT可以與其他LPWA技術(shù)結(jié)合在一起、相互補充，為物聯(lián)網(wǎng)用戶提供多個選項，拓展網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2018年3月，阿里、中國聯(lián)通、Semtech共同發(fā)布了“國內(nèi)首個LoRa城域物聯(lián)網(wǎng)試商用”，給中國LPWAN網(wǎng)絡(luò)運營帶來了新的合作模式嘗試。

谷歌董事長施密特曾預(yù)言：互聯(lián)網(wǎng)即將消失，一個高度個性化、互動化的有趣世界—物聯(lián)網(wǎng)即將誕生。

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