LPWAN技術的類型和應用領域

2020-11-20 電子發燒友

LPWAN技術的類型和應用領域

vondser 發表於 2020-11-19 15:01:32

　　儘管不斷增加的傳感器數據為物聯網提供了動力，但網絡基礎設施（尤其是低功耗廣域網）似乎正在成為IoT革命的前進之路。

　　LPWAN

　　LPWAN一詞於2013年出現，代表低功耗廣域網。儘管未表示任何特定的技術解決方案，但它是一個通用術語，是指一類網絡技術，旨在以比其他網絡（例如電話，衛星通信或WiFi）更低的功率在相對長距離上進行無線通信。能源效率和寬信號覆蓋這兩個主要功能，不僅使該技術的名稱成形，而且使其與不斷發展的物聯網應用市場的需求完美匹配。

　　物聯網已經逐漸走進我們的日常生活。這是一個事實，我們周圍越來越多的機器和物體連接到通信網絡發送和接收信息執行不同的任務。我們生活在一個由攝像頭和傳感器傳輸各種信息的世界裡，例如，城市不同地區的交通狀況，大氣汙染程度，或者街道上隨處可見的摩託車和自行車的地理位置。

　　因此，如果物聯網處於上升趨勢，則其發展必須在一定程度上受到其生態系統要素的催化，以使其增長呈指數級增長。另一方面，網絡連接被視為物聯網的基礎，長期以來一直需要只有LPWAN技術才能提供的刺激。

　　如今，LPWAN市場仍處於起步階段，其特點是技術高度分散（IoT分析調查了16種LPWAN技術並在不斷發展），而且網絡覆蓋範圍還遠未達到全球範圍。

　　LPWAN的應用領域

　　儘管LPWA網絡提供了多種可能性，但是一些用例比其他的更容易定義，因為它們已經在現實生活場景中被測試和實現了。當然，這並不妨礙創新，事實上，新的和實驗性的用例是物聯網的推動力，而LPWAN在這方面是完美的選擇。儘管如此，在其發展的早期階段，低功耗廣域網在實現可能性方面仍有很多發現。

　　停車管理

　　雖然停車管理在城市地區帶來了更大的挑戰，但是LPWAN提供了解決問題的靈活解決方案。從可讓我們識別停車位是否被佔用的物聯網傳感器開始，該信息可用作許多應用程式的輸入，例如指示在給定級別上有多少空閒空間的標牌或指示這些站點位於何處，甚至還可以通過接口通知主管當局某些車輛已停放太長時間。對於這種特殊用途，LPWA網絡的低功耗特性比遠程特性更為重要。畢竟，每月更換數百個（甚至數千個）停車位監控器的電池絕對不划算。

　　公共照明

　　無論是在人行道上，擁擠的十字路口還是寂寞的高速公路上，無處不在都有成千上萬個燈泡點亮。在大多數情況下，在此類網絡上進行監視是指有人看到燈熄滅並通過電話呼叫相關當局。但是，使用LPWAN，如果燈泡正在工作，燈泡是否打開或關閉，燈本身都可以向指揮中心發出警報，從而有可能更好地利用能源並提高安全性。

　　水壓測試

　　一個簡單的壓力表可以及時傳達數據讀數，甚至可以在發現洩漏之前或在發生任何損壞之前幫助檢測洩漏。對於運行數公裡的管道網絡，在沒有網絡的情況下進行長距離通信的能力至關重要，而預期的電池壽命應以年為單位。在城市中，在農村環境中提供長距離通信的相同信號也可以用於地下穿透，從而可以監控地下管線。

　　智能託盤

　　為了跟蹤一個貨物，你通常需要在每一刻掃描它被處理到另一個人或地方的裝載。在這些轉移之間，可以簡單地假定貨物仍在同一建築物內，或當貨物移動時，仍在同一輛卡車或火車上。但是LPWA的出現，使得智能託盤的實現成為可能，智能託盤不僅可以持續發送信號，還可以跟蹤貨物的位置，以及貨物是否被打開、丟棄或處理不當。在這裡，當貨物從一個點移動到另一個點時，LPWA既可用於長距離通信，又可從電池壽命方面受益，因為沒人希望找到並更換經常移動的貨盤的電池。

　　LPWAN技術的類型

　　非蜂窩LPWA網絡

　　在過去的十年中，出現了兩大類LPWAN技術：基於非蜂窩解決方案的網絡，例如Sigfox或LoRa，以及使用現有蜂窩技術提供服務的網絡，例如LTE-M和NB-IoT。

　　標準化蜂窩LPWA網絡

　　儘管LoRa和Sigfox技術在當今的IoT連接領域中變得越來越重要，但也難怪行動網路運營商正在敦促為使用蜂窩解決方案的IoT部署LPWAN以獲取其IoT蛋糕的份額。

　　致力於移動技術標準化的3GPP組織已經提出了兩種基於現有蜂窩網絡的IoT標準：LTE-M和NB-IoT，目的是減輕M2M應用程式的兼容性問題並降低其生產成本。通信模塊。與非蜂窩競爭對手相比，由於使用了授權頻譜並利用了與4G相同的協議，LTE-M提供了更穩定的速度，更短的延遲和更好的漫遊。

　　結語

　　儘管在物聯網領域中，LPWAN標準之間似乎存在激烈的競爭，但決鬥實際上是雙贏的。為什麼這樣？首先，因為它們每個人都專注於滿足不同用例的需求，並且鑑於物聯網應用的巨大多樣性，我們可以放心地假設所有LPWAN技術都將找到一個發展的利基市場。第二，快速發展他們正在經歷的增長是因為仍被認為還不是最先進的技術，只能使LPWAN技術前景更好。對它們的討論，推廣和部署越多，最終將有可能通過一種將其優勢統一在一個解決方案中的全能標準的出現而最終實現其增長。
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