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簡析應用于物聯網中的那些聯網技術

獨愛72H ? 來源:strongerHuang ? 作者:strongerHuang ? 2020-03-03 17:00 ? 次閱讀
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(文章來源:strongerHuang)

物聯網無線接入技術種類眾多,包括Zigbee、WiFi、藍牙等短距離通信技術LoRaSigFox、eMTC、NB-IoT等長距無線通信技術。其中,受業界青睞的低功耗廣域技術LPWA既包括廣域非授權頻譜技術LoRa和SigFox,也包括授權頻譜的eMTC和NB-IoT等。

NB-IoT是指窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things)技術,是一種低功耗廣域(LPWA)網絡技術標準,基于蜂窩技術,用于連接使用無線蜂窩網絡的各種智能傳感器和設備,聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯網(IoT)市場,是一種可在全球范圍內廣泛應用的新興技術。NB-IoT技術可以理解為是LTE技術的“簡化版”,NB-IoT網絡是基于現有LTE網絡進行改造得來的。

LTE網絡為“人”服務,為手機服務,為消費互聯網服務;而NB-IoT網絡為“物”服務,為物聯網終端服務,為產業互聯網(物聯網)服務。NB-IoT使用License頻段,可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,與現有網絡共存,以降低部署成本、實現平滑升級。NB-IoT聚焦小數據量、小速率應用,因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小,設備續航時間可以從過去的幾個月大幅提升到幾年。

NB-IoT是基于LTE網絡的技術,所以在現網LTE網絡的基礎上進行改造,就可以很快組網,很快擴大覆蓋。目前各大運營商仍在大力推動LTE網絡建設,也有利于NB-IoT的覆蓋改善。強連接在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現有無線技術提供50-100倍的接入數。一個扇區能夠支持10萬個連接,支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構。

NB-IoT室內覆蓋能力強,比LTE提升20dB增益,相當于提升了100倍覆蓋區域能力。不僅可以滿足農村這樣的廣覆蓋需求,對于廠區、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。從市場數據來看,2017年華為海思推出Boudica120國內第一顆NB-IoT芯片至今,累積出貨2000萬顆,而其他國內NB-IoT芯片廠家總出貨量不超過1000萬顆。

從發展現狀來看,截至今年5月底,全球已有84張NB-IoT網絡商用(GSMA),全球模組種類已超過100種,成為全球應用最廣的物聯網技術之一。國內NB-IoT用戶數已經達到3000萬。同時,國內的消費級物聯網硬件銷售額預計在2022年超過3000億美元,年復合增長率超過20%。NB-IoT市場仍然格局未定,產業鏈上下游廠商都想抓住這個市場機會,分得NB-IoT市場一杯羹。

但NB-IoT依舊面臨著性能指標夸大、網絡覆蓋不佳、商業模式存在問題、心態浮躁等諸多問題和挑戰,是NB-IoT市場擴展受阻的主要原因。為了進一步推動NB-IoT的發展進程,國內運營商都在大力部署NB-IoT基站,2019年,我國預計將建成90萬個NB-IoT基站、到2020年將建成超過150萬個NB-IoT基站、到2025年NB-IoT基站規模將達到300萬。

此外,國外眾多運營商也紛紛支持NB-IoT,Vodafone、德國電信、軟銀等幾十家運營商均已經部署了NB-IoT商用網絡,美國T-Mobile也已經宣布商用了NB-IoT,全球運營商的創新先鋒AT&T和Verizon,也積極進行NB-IoT的商用試點。對于NB-IoT的未來走向,可以預見NB-IoT還會與現有網絡共存共生。當產業走到萬物互聯的5G時代,NB-IoT也將迎來了新的發展機遇。

LoRa的名字是遠距離無線電(Long Range Radio),作為一種線性調頻擴頻的調制技術,最早由法國幾位年輕人創立的一家創業公司Cycleo推出,2012年Semtech收購了這家公司,并將這一調制技術封裝到芯片中,基于LoRa技術開發出一整套LoRa通信芯片解決方案,包括用于網關和終端上不同款的LoRa芯片,開啟了LoRa芯片產品化之路。

不過,僅僅一個基于LoRa調制技術的收發芯片還遠不足以撬動廣闊的物聯網市場,在此后的發展歷程中,由于多家廠商發起的LoRa聯盟,以及推出不斷迭代的LoRaWAN規范,催生出一個全球數百家廠商支持的廣域組網標準體系,從而形成廣泛的產業生態。

推動這一生態的相關技術標準、產品設計、應用案例等都是多個廠商共同參與的過程,這些也是形成目前龐大產業生態更為關鍵的元素,而它們并不屬于Semtech 單個公司所有,比如LoRaWAN規范是一個全球多個廠商共同參與的開放標準,任何組織或個人都可以根據這一規范進行產品開發和網絡部署。

相較于大多數的網絡采用網狀拓樸,易于不斷擴張網絡規模,但缺點在于使用各種不相關的節點轉發消息,路由迂回,增加了系統復雜性和總功耗。LoRa采用星狀拓樸(TMD組網方式),網關星狀連接終端節點,但終端節點并不綁定唯一網關,相反,終端節點的上行數據可發送給多個網關。理論上來說,用戶可以通過Mesh、點對點或者星形的網絡協議和架構實現靈活組網。
(責任編輯:fqj)

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