足以顛覆物聯(lián)網(wǎng)的“LPWA”技術(shù)

佚名

“低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)”的興起，得益于最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。在無線通信技術(shù)已經(jīng)站到物聯(lián)網(wǎng)連接領(lǐng)域的中心時(shí)，LPWA網(wǎng)絡(luò)將成為物聯(lián)網(wǎng)全新的、顛覆性的網(wǎng)絡(luò)，未來數(shù)十億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接中，LPWA技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最深遠(yuǎn)的趨勢之一。LoRa 、 SigFox 、 NB-IOT 這些都屬于 “LPWA ”。那么，“ LPWA ”到底是個(gè)啥？

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)林立

為何又出現(xiàn)一個(gè) LPWA

“ LPWA ”的興起，得益于最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。大家知道，萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)是利用通信技術(shù)把人與物、物與物連接，我們比較熟悉的通信技術(shù)包括 WiFi 、藍(lán)牙、ZigBee 等短距離無線通信技術(shù)和 2G、3G 、 4G/LTE 等移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)。短距離通信技術(shù)一般用于智能家居、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等局域網(wǎng)通信場景，其優(yōu)勢是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢也很明顯， 傳輸距離短，一般在幾十米以內(nèi)。而隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增多、設(shè)備的類型及應(yīng)用場景更加豐富，越來越多的設(shè)備需要廣范圍、遠(yuǎn)距離的連接，如遠(yuǎn)程控制、物流追蹤等。

目前全球電信運(yùn)營商已經(jīng)構(gòu)建了覆蓋全球的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，我們驕傲的華為公司已經(jīng)讓喜馬拉雅山上都有了手機(jī)信號。而且現(xiàn)在的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)除了主要滿足我們?nèi)伺c人間打電話、發(fā)短信、刷朋友圈以外，也越來越多的開始承載如遠(yuǎn)程抄表、車聯(lián)網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。然而 2G 、 3G 、 4G 等蜂窩網(wǎng)絡(luò)雖然覆蓋距離廣，但基于移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有功耗大、成本高等劣勢。當(dāng)初設(shè)計(jì)移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)主要是用于人與人的通信。根據(jù)權(quán)威的分析報(bào)告，當(dāng)前全球真正承載在移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)上的物與物的連接僅占連接總數(shù)的 6% 。如此低的比重，主要原因在于當(dāng)前移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的承載能力不足以支撐物與物的連接。

因此，為滿足越來越多遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接需求， LPWA 應(yīng)運(yùn)而生。 LPWAN（ Low Power Wide Area Network），低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。正如短距離無線網(wǎng)絡(luò)包含 WIFI 、藍(lán)牙、 ZigBee等多種技術(shù)， LPWA 也包含多種技術(shù)，如 LoRa 、 Sigfox 、 Weightles 和 NB-IoT等。由于是“廣域”網(wǎng)絡(luò)，因此必然會(huì)涉及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營。所以 LPWA 網(wǎng)絡(luò)一般是由電信運(yùn)營商或?qū)ｉT的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商部署，由于 LPWA 網(wǎng)絡(luò)連接的基本都是“物”，因此通常也叫“物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)”。

為何選擇 LPWA

LPWA 有“遠(yuǎn)距離通信”、“低速率數(shù)據(jù)傳輸”和“功耗低”三大特點(diǎn)，因此非常適合那些遠(yuǎn)距離傳輸、通信數(shù)據(jù)量很少、需電池供電長久運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常只需要傳輸很少量的數(shù)據(jù)，如工業(yè)生產(chǎn)車間中控制開關(guān)的傳感器，只有當(dāng)開關(guān)異常時(shí)才會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而這些設(shè)備一般耗電量很小，通過電池供電就可工作很久。

LPWA 最適合兩類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：一類是位置固定的、密度相對集中的場景，如樓宇里面的智能水表、倉儲(chǔ)管理或其他設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，雖然現(xiàn)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于這些領(lǐng)域，但信號穿透問題一直是其短板;另一類是長距離的，需要電池供電的應(yīng)用，如智能停車、資產(chǎn)追蹤和地質(zhì)水文監(jiān)測等，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用，但無法解決高功耗問題。

對于部署物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)來說，選擇 LPWA 的一個(gè)重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居應(yīng)用、智能硬件的主流通信技術(shù)是 WiFi ，因?yàn)?WiFi 的模塊成本比較低，有些有“互聯(lián)網(wǎng)思維”的模塊提供商已經(jīng)將 WiFi 模塊的價(jià)格降到了 10 元以內(nèi)。但支持 WiFIi的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常還需無線路由器或無線 AP 做網(wǎng)絡(luò)接入，或只能做局域網(wǎng)通信。而如果選擇蜂窩通信技術(shù)，對于企業(yè)來說部署成本太高，國產(chǎn)最普通的 2G 通信模塊也要 30元 起，而 4G 通信模塊則要 200元 起。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，雖然國內(nèi)已經(jīng)如雨后春筍般出現(xiàn)了一堆做蜂窩通信模塊的廠商，但穩(wěn)定性方面、加上現(xiàn)有蜂窩通信技術(shù)的高功耗、高成本的硬傷，還是不如 LPWA 更有優(yōu)勢。華為 11 月份公布的 NB-IOT 發(fā)展計(jì)劃，聲稱要將 LPWA 通信模塊成本降至 5 美元以下。相信未來低功耗廣域的應(yīng)用場景中，企業(yè)還是會(huì)優(yōu)先選擇 LPWA。

不得不說的標(biāo)準(zhǔn)

LPWA 作為一類無線通信技術(shù)，必然得談標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入 2015 年起 LPWA 市場熱鬧非凡，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)廠商紛紛合縱連橫成立聯(lián)盟，搶占低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場。其中比較發(fā)較快、相對比較成熟的是 Semtech 公司主導(dǎo)的 LoRa 技術(shù)， LoRa 聯(lián)盟已于今年 3月的世界移動(dòng)通信大會(huì)上成立，聯(lián)盟成員包括跨國電信運(yùn)營商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)等。 LoRa 可應(yīng)用于諸多垂直行業(yè)，包括能源、汽車、物流、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和制造產(chǎn)業(yè)等，這些產(chǎn)業(yè)資源應(yīng)也是未來 LoRa 聯(lián)盟發(fā)展的成員。最新消息，法國運(yùn)營商 Orange 近日宣布將采用 LoRa 構(gòu)建低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)，首批將覆蓋包括巴黎、波爾多等 17 個(gè)城市。

另一個(gè)不得不提的就是華為主導(dǎo)的 NB-IOT 標(biāo)準(zhǔn)。 NB-IOT 是基于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，華為稱為“蜂窩物聯(lián)網(wǎng)”。如華為所言，對于移動(dòng)蜂窩通信市場， 4G 成功商用之后， 5G 的標(biāo)準(zhǔn)化、商業(yè)化都需要時(shí)間，但物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不會(huì)等到 2020 年才出現(xiàn)，因此在 5G 之前需要有一個(gè)技術(shù)來支撐運(yùn)營商開拓物聯(lián)網(wǎng)市場。同時(shí)，對電信運(yùn)營商來說，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的 ARPU 值會(huì)比較低，因此從技術(shù)上來講，應(yīng)該讓運(yùn)營商很容易在現(xiàn)有基礎(chǔ)上升級去支持。在這樣的情況下，華為推出了 NB-IOT（ Narrow Band-IoT ，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）。 NB-IOT 技術(shù)能夠提供百倍于 4G 的連接規(guī)模、百倍于 2G 的靈敏度、設(shè)備電池供電壽命同樣可長達(dá) 10 年，使蜂窩網(wǎng)絡(luò)極大地延伸了應(yīng)用邊界。據(jù)悉目前移動(dòng)通信行業(yè)組織“ 3GPP ”正在制定的 NB-IOT 的標(biāo)準(zhǔn)化工作。 NB-IOT 使用 License 頻段，可與現(xiàn)有移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存。

國內(nèi)電信運(yùn)營商中國電信、中國聯(lián)通都參加了近期舉辦的 NB-IOT 論壇籌備會(huì)，相信 NB-IOT 將成為未來國內(nèi) LPWA 市場的主流技術(shù)。首先，NB-IOT 對運(yùn)營商來說，可利用現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站資源，部署成本很低，這樣國內(nèi)NB-IOT 網(wǎng)絡(luò)很容易落地部署。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不會(huì)像4G一樣消耗很大流量，由于數(shù)據(jù)量很少，對運(yùn)營商來說 ARPU 收入很低，因此運(yùn)營商必須考慮網(wǎng)絡(luò)的部署和運(yùn)營成本;其次， NB-IOT 是由華為在主導(dǎo)，華為的技術(shù)積累、產(chǎn)業(yè)鏈整合能力和大量投入，華為能否在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場再創(chuàng)佳績顯得尤為重要。針對 NB-IOT ，華為已提供芯片、通信模塊，甚至操作系統(tǒng)，還為運(yùn)營商開發(fā)了“ IOT 聯(lián)接管理平臺(tái)”。

LPWA 的未來趨勢

僅僅幾年前， LPWA 還不存在。今年， LPWA 無線通信技術(shù)已經(jīng)站到物聯(lián)網(wǎng)連接領(lǐng)域的中心， LPWA 網(wǎng)絡(luò)將成為物聯(lián)網(wǎng)全新的、顛覆性的網(wǎng)絡(luò)。

權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測 2020 年將會(huì)有數(shù)十億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接， LPWA 技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最深遠(yuǎn)的趨勢之一。目前 ， 幾乎所有的芯片廠商、設(shè)備商、電信運(yùn)營商和企業(yè)等都將 LPWA 視為物聯(lián)網(wǎng)的前沿并進(jìn)行布局。這是一個(gè)新興的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)不斷升級，它將成為一個(gè)巨大的市場機(jī)會(huì)。