一文带你认识LPWA通信技术

作者: 虞磨

更新时间:2022-03-26 14:37:00

2496 阅读

摘要:为了满足越来越多的远距离物联网设备的连接需求,LPWA应用而生。

本文分享自华为云社区《常见物联网通信技术之LPWA通信技术》,作者:爱吃面包的猫。

如果你比较关注物联网圈的话,想必对LPWA这一名词有所耳闻。即使没有见过,也在科技媒体上扫见过LoRa、SigFox、NB-IoT这些技术关键词。

为了满足越来越多的远距离物联网设备的连接需求,LPWA应用而生。LPWAN(Low Power Wide Area Network)低功耗广域网络,专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的。下面我们就来进入今天的正题,为大家全面介绍LPWA技术。

1 SigFox

SigFox 是一家法国的物联网技术创业公司,它的公司叫 SigFox,它的这项技术的名字也叫 SigFox。SigFox 这项技术专门为那些吞吐率很低的项目所设计,它的传输功耗很低,只有 50-100 微瓦,但是仍然能维持比较稳定的数据连接。但是呢,因为物联网设备会产生大量的 数据,并且这些数据由 SigFox 公司自己来进行存储。但是 SigFox 毕竟是一家小公司,自己 保存着这些数据公信力不足,同样在信息安全方面也存在疑问,所以它的使用并没有像 LoRa 一样非常广泛。

2 LoRa

是 Long Range 的缩写,它跟 SigFox 不一样的是他由 LoRa 联盟维护管理。LoRa 技术 由 Semtech 公司开发,之后经过 LoRa 联盟的共同努力,他们开发出了应用于 LPWA 领域的 网络,叫做 LoRaWAN。它是一项基于扩频技术的超远距离无线传输方案,以此来达到长距 离和低功耗的要求,这项技术主要在未授权频段来支撑。Lora 可以应用于自动抄表、智能家 居和楼宇自动化、无线预警和安全系统、工业监测和控制以及远程灌溉系统等等。

3 NB-IoT

NB-IoT 最早是由华为和沃达丰主导提出来的,之后加入了爱立信和高通等一些公司。它的特 点就在于 NB-IoT 叫窄带蜂窝物联网,所以它构建于现有的蜂窝网络。同时因为它是窄带,所 以他只消耗大约 180KHz 的带宽,可直接部署于 GSM 网络、UMTS 网络或 LTE 网络,以降 低部署成本、实现平滑升级。

4 eMTC

在 LPWA 技术当中最后一个要描述的就是爱立信基于 4G 网络提出的解决方案 eMTC,它主 要面向深度覆盖、大连接的应用场景。与 NB-IoT 相比,它的速率更高但是覆盖范围要更小, 并且功耗也比较大。但是,虽然与 NB-IoT 相比它的覆盖范围更小,功耗也更大,但是它具备 语音通信的能力。所以相较于 NB-IoT,它可以被应用于一些需要使用语音通信功能的场景之 下。

5 LPWA 技术对比

接下来本文同样也会对上述的 LPWA 技术做一个简单的对比,除了 NB-IoT 和 eMTC,其他的 两种网络都运行在 SubG 免授权频段上。SubG 的意思是频率在 1GHz 以下,主要是指 27MHz 到 960MHz 的频段。SubG 是长距离、低功耗通信的理想选择。因为在功率相同的情 况下,网络的频率越高,穿透能力就越差,但是 LPWA 场景下的设备如电表、水表等,他们 经常被放在比较深的位置当中,通常有非常多的阻碍在上面,所以选择低频段就显得非常有必 要了。 在表中也可以看到对于 NB-IoT 的描述当中,它的频段主要部署在 SubG 授权频段之上,这是 因为有一部分 NB-IoT 网络部署于 SubG 授权频段之外,具体的原因将在本文之后的章节中进 行说明。 由于应用于免授权频段的 LoRa 与授权频段上的 NB-IoT 都是比较热门的 LPWA 技术,所以经 常被用来作对比。两者之间的差别就在于:

1) 阵容不同 LoRa 是由美国个体户 Semtech 研究出来的,NB-IoT 是由 3GPP 官方移动通信协会制定的标 准。LoRa 基本上是由 Semtech 一家公司包办上下游产业链,但 NB-IoT 则是整个通信产业上 下游公司在合力运营,比如 NB-IoT 芯片模组现在华为、高通、三星、联发科等公司都在做。

2) 频段使用不同 NB-IoT 使用的频段是授权频段,而 LoRa 使用的则是非授权频段。 授权频段,就是工信部授予的,除了被授予的运营商能用,其他所有个人企业机构都不能使用 的频段,用了就违法,无线电管理部门会上门查水表。 而非授权频段,就是工信部没说给谁用,谁都可以用的频段。因此,如果有个人或者企业使用 LoRa 的工作频段做别的事,那么就会对这个区域的 LoRa 设备产生严重的干扰,导致网络无 法使用。 因此,有官方背景的 NB-IoT 网络质量肯定更好,更高质。

3) LoRa 需要企业自建,NB-IoT 运营商早已建好 运营商并不运营 LoRa 网络,如果企业想使用 LoRa,需要自己购买基站、网络设备、服务器 等等全套网络运营软硬件,并完成网络搭建,自己运营。

而 NB-IoT 目前三大运营商已经在国内完成了基站的建设与网络开通,像使用手机 SIM 卡一 样,企业只需要从运营商采买 NB-IoT 的 SIM 卡,随后插入带有 NB-IoT 模组的设备内,就可 以缴费使用啦。

4) LoRa 的优势在哪里? 其实对于 90%的企业来说,LoRa 确实没啥优势。除非企业想使用物联网的位置在农村、偏远 山区、独立的厂区等(比如智慧农场、智慧工厂),确实没有运营商 NB-IoT 网络的覆盖,无 可奈何才会想到自建 LoRa。 再就是非常大的企业,或者政府,怕使用运营商的网络不安全,比如出现数据窃取,因此宁愿 自己建设网络自己维护,也不相信运营商。 以上就是 NB-IoT 与 LoRa 之间比较大的区别。

6 无线通信技术对比

上述三类无线通信技术当中包含了非常多不同的网络通信技术,并且这三类都能应用在物联网 领域,开发者该怎么去选择呢,怎么样去权衡使用呢? 图 4-6 就能很好的回答这个问题,通过这张图就知道具体什么样的情形下应该使用什么样的网 络。 这张图的两个坐标轴分别是传输速率和传输距离,它也跟物联网的不同场景的需求相对应。根 据不同的数据速率要求可以将场景大概分成三类,一类是数据速率要求最高的比如视频监控、 车联网,第二类速率要求比较高的像智能物流、车辆管理等等,第三类是速率要求不太高的例 如抄表之类的行业。那么当然,如果具体到传播距离上的话这些场景还可以再细分,所以大概 可以分成这六种针对不同的需求的不同的网络。在上文中也提到过,最合适的网络才是最好的 网络,除了从传输距离和传输速率上进行考虑之外,还需要从成本上进行考虑,以此来选择最 合适的网络应用于解决方案中,从而获得最大的利益。

 

点击关注,第一时间了解华为云新鲜技术~

版权声明:本文著作权归作者【虞磨 】所有,不代表本网站立场。

侵权请联系:root_email@163.com

相关推荐