物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)愈發(fā)迅猛，然而功耗、距離、成本的一系列的問(wèn)題卻讓物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展百受滯礙，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)正是基于對(duì)這些需求的解決，憑借其低功耗，遠(yuǎn)距離的優(yōu)勢(shì)打破物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸助力物聯(lián)網(wǎng)的騰飛。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)一覽

無(wú)線通訊技術(shù)繼LTE(4G)之后，單純的速率提升，已經(jīng)不再能夠滿足日益增加的用戶需求，開始往兩個(gè)方向發(fā)展，走了兩條截然不同的道路：一條是繼續(xù)提升通信速率的5G技術(shù);另一條則是降低通信速率，同時(shí)降低功耗、增大覆蓋范圍、增加接入節(jié)點(diǎn)數(shù)的LPWAN(Low-Power Wide-Area Network)技術(shù)。

伴隨著無(wú)線通訊技術(shù)以及新一代物理及新材料技術(shù)的發(fā)展，傳感器、聯(lián)網(wǎng)處理器以及帶寬的成本有了大幅度的降低，物聯(lián)網(wǎng)朝著萬(wàn)物互聯(lián)互通的方向有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)里的重要一環(huán)，毫無(wú)疑問(wèn)以NB-IOT和Lora為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)是目前和未來(lái)發(fā)展中物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)頭行業(yè)。其次，基于對(duì)安全性，功耗以及可靠性的需求，在靠近物或者數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)就近提供各項(xiàng)服務(wù)的邊緣計(jì)算將成為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)之一，而基于邊緣計(jì)算更進(jìn)一步，在邊緣側(cè)部署人工智能的終端智能(邊緣智能)也初見崢嶸，目前國(guó)內(nèi)外已有多家芯片或人工智能公司投入研發(fā)低功耗AI芯片，未來(lái)更多的數(shù)據(jù)計(jì)算將交由終端設(shè)備完成，智能將下沉到終端設(shè)備。同時(shí)伴隨著區(qū)塊鏈的興起，把物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈相結(jié)合的物鏈網(wǎng)，能有效降低物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本，解決安全隱私以及挖掘商業(yè)價(jià)值已成為行業(yè)內(nèi)的獨(dú)角獸。

什么是LPWAN?

之前提到低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)頭行業(yè)，那么LPWAN到底有什么優(yōu)勢(shì)能讓它占領(lǐng)風(fēng)口獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷呢?下面我們從幾個(gè)方面揭開LPWAN的面紗。

l距離

常見的近距離無(wú)線通信技術(shù)，如Wi-Fi、藍(lán)牙等，通信距離一般幾十米，若要覆蓋一個(gè)地區(qū)一個(gè)城市的網(wǎng)絡(luò)，則部署成本會(huì)較高。而低功耗廣域網(wǎng)無(wú)線通信距離可達(dá)幾公里，甚至幾十公里。無(wú)線通信距離的增加，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來(lái)了新的發(fā)展空間，補(bǔ)上了物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信距離的短板，為物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的應(yīng)用部署提供了技術(shù)支撐。

l速率

電腦、手機(jī)上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁(yè)、視頻等應(yīng)用需求追求的是高數(shù)據(jù)速率，速度越快越好。而另一方面，物聯(lián)網(wǎng)的一些應(yīng)用中，數(shù)據(jù)速率并非越快越好，通訊頻次低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也非常少，如抄表等。

l功耗

高數(shù)據(jù)速率帶來(lái)的是高功耗，需要有充足的電源供應(yīng)。而低功耗廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率低，終端節(jié)點(diǎn)僅需要少量的電能就可以維持工作，這樣就可以使用電池供電或其他的能量收集的方式供電，這有助于在一定范圍內(nèi)使終端節(jié)點(diǎn)可以大規(guī)模地接入網(wǎng)絡(luò)。

l授權(quán)

無(wú)線電頻譜是有限、不可再生的自然資源，目前各國(guó)的頻譜管理大多數(shù)采用固定頻譜分配策略，即頻譜資源由政府主管部門管理并分配給固定的授權(quán)用戶，這樣能夠確保各用戶之間避免過(guò)多相互干擾，更好利用頻譜資源。目前頻譜資源可分為兩類：授權(quán)頻譜和非授權(quán)頻譜，在LPWAN的授權(quán)頻譜中比較有代表性的就是NB-IOT，在LPWAN中非授權(quán)頻譜比較有代表性的就是Lora。一般來(lái)說(shuō)，如果搭建的物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模大，例如覆蓋城市甚至國(guó)家那么選擇授權(quán)頻譜是一個(gè)較好的選擇，如果是商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，自己搭建網(wǎng)絡(luò)，那么非授權(quán)頻譜的成本較低。

低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，顧名思義，最突出的優(yōu)勢(shì)就是功耗低，以及傳輸距離遠(yuǎn)。

長(zhǎng)距離：根據(jù)部署環(huán)境不同，一個(gè)網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋幾公里，甚至幾十公里

低數(shù)據(jù)速率：數(shù)據(jù)速率一般不超過(guò)5kbps，每天幾次的通信頻次，每次幾十到幾百個(gè)字節(jié)不等。

低功耗：電池供電或其他能量收集供電，可以維持幾年，甚至更久。下圖為L(zhǎng)PWAN特性指標(biāo)：

LPWAN特性指標(biāo)

為什么LPWAN如此重要?

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)正朝著大規(guī)模部署的方向發(fā)展，而LPWAN憑借其低功耗，廣域的優(yōu)秀性能在物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模部署中占據(jù)著舉足輕重的地位。在目前推進(jìn)的中國(guó)制造2025以及智慧城市建設(shè)發(fā)展中有著非常好的相性，17年工信部印發(fā)《關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(NB-IOT)建設(shè)發(fā)展的通知》極大地推進(jìn)了LPWAN的發(fā)展。而隨著邊緣計(jì)算類產(chǎn)品的普及，只需要將核心數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸就可以完成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的搭建。LPWAN完全可以滿足當(dāng)前對(duì)小數(shù)據(jù)量吞吐的要求，如同物聯(lián)網(wǎng)的血管，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)是我們致遠(yuǎn)電子的追求，致遠(yuǎn)電子致力于構(gòu)建感知控制、互聯(lián)互通、人工智能和服務(wù)模式生態(tài)系統(tǒng)。無(wú)線通訊是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)核心技術(shù)，致遠(yuǎn)電子始終聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)。目前，致遠(yuǎn)電子針對(duì)超遠(yuǎn)距離無(wú)線通信推出的一款LoRa核心板LM400T，用戶可基于AMetal平臺(tái)進(jìn)行快速二次開發(fā)，提供支持一鍵自組網(wǎng)功能，重點(diǎn)突破了LoRa協(xié)議開發(fā)難的問(wèn)題。同時(shí)，針對(duì)不同行業(yè)應(yīng)用，LM400T配備了專用抄表協(xié)議、CLAA協(xié)議以及LoRaWAN協(xié)議等。在硬件上，LM400T采用獨(dú)有的頻譜擴(kuò)寬技術(shù)，完美解決了小數(shù)據(jù)量在復(fù)雜環(huán)境中的超遠(yuǎn)距離通信問(wèn)題。

同時(shí)基于用戶對(duì)短距離多組網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)搭建需求，致遠(yuǎn)電子ZigBee透?jìng)髂K: AW/ZM5161系列，模塊內(nèi)部搭載健壯的FastZigBee組網(wǎng)透?jìng)鲄f(xié)議，用戶無(wú)需接觸復(fù)雜的無(wú)線協(xié)議，即可快速搭建ZigBee網(wǎng)絡(luò)并突破了傳統(tǒng)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可加入節(jié)點(diǎn)數(shù)量過(guò)少的技術(shù)瓶頸。

Zigbee透?jìng)髂K實(shí)物圖