乱武江山!NB-IoT/LTE-M/Sigfox/LoRa/RPMA/Weightless/HaLow七大LPWAN技术之争

2017-04-10 18:10:47 泉源:n

凄厉霜风入夜听。星光万点月飞空,琵琶急骤金戈曲,天籁又多鼙鼓声…

  一场旷世的物联网植物大战僵尸长城版拉开序幕!

  zigbee无线通信wifi模块技术已高速发展20多年,在完成了人与人之内的连接后,物联网为无线产业提供了持续发展的动力。由于LPWAN(低功耗广域物联网)技术相对难度不高,各种技术陆续推出,举目遥望,堪称是山头林立,遍地插旗。

  较受关注的是采用授权频谱的NB-IoT和LTE-M,主要由3GPP主导的运营商和电信设备商投入;以及采用非授权频谱的LoRaWAN,Sigfox。Weightless。RPMA(Random Phase Multiple Access)等技术,其绝大多数投入为非电信领域。

  LPWAN,Low-Power Wide-Area Network,抓住两个基本词:低功耗和广域捂住,就是在特省电的情况下,实现中长途通信的无线技术。

  这种技术的分歧点就是,远程通信广州人力能力资源网可支持漫无止境物联网部署,低功耗可避免经常更换电池,降低维护成本。

  LPWAN最典型的应用就是智慧城市,城市路灯。排污沟水位探测,智能交通等等,远程zigbee无线通信wifi模块可避免铺设有线管道。低功耗可保证几年不用更换电池,这对于规模浩大的智慧城市建设爽性是不二选择。

  1 NB-IoT vs. LTE-M。应用市场碎片化?

  NB-IoT颇有过人的势头。2016年3GPP惊觉LPWAN商机已来。火速在6月推出R13 NB-IoT标准。

  尽量来得稍晚,却备受凝眸。3GPP主导,几大电信设备商支持,全球300多家运营商的已完成全球90%捂住的联通网络,无以伦比的生态系统让其余LPWAN技术直呼狼来了。

  

  ?支持现网升级,可在最短时间内抢占应用市场。

  ?运营商级的安全和成色方针。

  ?标准不断演进和完善。在3GPP R14标准里,NB-IoT还将会增加定位,Multicast,指数增强型基金非锚定PRB,联通性和服务间断性。新的功率等级,降低功耗与时延等等。让NB-IoT技术更具应用市场定位。

  因为NB-IoT采用授权频谱,可避免无线干扰,且具备运营商级的安全和成色方针,故此,与其余LPWAN技术比起来,似乎更高逼格。

  这是有代价的,如果算上频谱拍卖价格。NB-IoT的部署成本其实是高于一些其余的LPWAN技术的。根据一份NB-IoT vs LoRa Technology研报。NB-IoT的部署成本高于LoRa(如下图)。

  

  这就像寄快递一样,一些小快递公司价格便宜,但是不能护卫速度,没准还把你的充气娃娃的用处搞丢了,而NB-IoT就有点像快递中的顺丰。

  故此,对一些对钢材可靠性高考,包括时延性要求较高的应用场景,NB-IoT不可替代。

  NB-IoT自R13标准冻结后。正以惊人的速度攻城掠地应用市场,据不完全统计,西班牙语翻译。荷兰等国家已经宣布计划商用NB-IoT。

  ?长城宽带计划于2017年6月商用第一张全捂住的NB-IoT网络。

  ?德国电信计划于2017年第二季度商用NB-IoT网络。采用LTE 800MHz和900MHz频段,首先应用于智能停车和资产追踪管理等。

  ?荷兰计划于2017年前完成中高级的NB-IoT建设网络工作室。

  ?在西班牙语翻译,Vodafone首先在巴伦西亚大学和塞维利亚部署了NB-IoT,并在3月末将城市扩展到巴萨罗拉,毕尔巴鄂竞技等地。已有1000个之上的基站支持NB-IoT。

  

  我们也不要忽略了3GPP的另一股力量——LTE-M。2017伊始,LTE-M也在迅速滋蔓扩张。

  2017年2月27日,在MWC2017上。AT&T (艾曼妞在美国和墨西哥往事)。KPN (荷兰), KDDI (日本动漫排行榜),NTT DOCOMO (日本动漫排行榜),Orange (欧洲,中东和非洲),Telefonica (欧洲)。Telstra (澳大利亚元),TELUS (退休后移民加拿大) 和Verizon (艾曼妞在美国) 联合宣布支持LTE-M全球部署。

  

  ?KPN已经在荷兰完成了LTE-M高考。采用的是摩根士丹利和高通设备。

  ?AT&T早在2016年就于艾曼妞在美国旧金山的房价部署了LTE-M网络试点项目。2017年2月。宣布计划于2017年第二季度完成艾曼妞在美国首个中高级的LTE-M网络部署。

  ?这还了得,友商Verizon一万个不服。就在几天前,2017年3月31日。Verizon宣布将在艾曼妞在美国首个推出全国范围的LTE-M网络,并表示正在加速建设,文章就是,甭管你AT&T啥时建成,劳资就是要比你快一步。

  3GPP在R13本子出现了两种物联网本子:LTE-M和NB-IoT。坦白的讲,这是妥协的结果,3GPP和了稀泥,这导致了应用市场碎片化和混乱。

  我们先来比较一下两种技术:

  

  一眼便知,NB-IoT在频谱上更具看风使舵,可支持三种部署方式。LTE-M的速率更高。

  物联网的关键造句是性能,成本和功耗。故此我们下面从这三个方面英语翻译来对比。

  1)性能

  由于NB-IoT的比特率较小,因此链接预算更好,故此,普遍认为NB-IoT的捂住范围比LTE-M更大。

  不过,最近见见域外一篇文章对此进行了反驳。我只当脚力,大家来评理。

  原文如下:

  最大耦合损耗(MCL)是传送数据时UE和eNodeB的天线端口之内的最大总信道大宗损耗。链接越强大。根据3GPP,CAT-M1的MCL为155.7dB,NB-IoT为164dB。有8dB的差异。NB-IoT更具优势。根据香农定理,当信噪比计算公式(SNR)很低,噪音是白噪音的情况下,信道大宗容量的近似值的有效数字是和带宽无关的。

  基于上面的推论,我们会得到以下结论:

  ?当发射功率相同时,两者在上行方向的捂住范围一致。

  ?在下行方向,CAT-M1的捂住范围是NB-IoT的6倍(~8dB),因为Cat-M1从节点(eNB)发出的信号带宽是NB-IoT的6倍。

  确实,如果我们仔细的去看3GPP标准里面用来计算MCL的参考场景的参数举办,两个标准的参数举办是不同的。比如发射功率,和目标闪烁其辞率都不同。这样的比较是不公平的,如下表:

  

  如果我们使用相同的假设条件(相同发射功率,相同和相同的目标闪烁其辞率),我们可以见见前头的推论是成立的,即:两个标准的上行捂住范围相同。下行捂住范围CAT-M1比NB-IoT优越~8dB。

  2)成本

  wifi模块成本上,NB-IoT比LTE-M低毋庸讳言。LTE-M的带宽为1.4MHz,NB-IoT处理带宽为200KHz,基带部分尺寸更小,而且200K带宽的射频前端和数字处理都比1.4MHz的LTE资源块简单得多。别样。NB-IoT波形更简单,而LTE-M处理OFDM要更复杂。

  3)功耗

  由于物联网设备半数之上时间在“睡觉”,故此比较功耗主要看设备激活状态下的功耗。由于NB-IoT速率更低。处理波形更简单,故此功耗更低。

  不过,我又见见另一种解释。说是因为LTE-M比NB-IoT闪烁其辞率更高,如果接收的数据量相等。则LTE-M比NB-IoT花的时间更少。这象征更省电。

  &%&&**%¥#¥…. 真是禁不住技术宅啊!!!!

  总之,如果非要分个国界的话,艾曼妞在美国两大运营商支持LTE-M,中国和欧洲更支持NB-IoT。关键造句还是运营商根据自己的实际情况来部署,最便宜自己才是关键造句。

  2 Sigfox,抢地盘抢地盘

  2017年。在NB-IoT还未站稳脚跟之时,Sigfox正在疯狂的抢地盘,企图在最短的时间里拉开距离。

  这也容易理解,Sigfox,LoRaWAN,RPMA这些技术的成熟度本来就领先NB-IoT一两年,确实,2017年人家已经先是踏平城市化之路,等待何时?

  来自法国的Sigfox心里很清楚,与NB-IoT竞争的最大弱势之一就是网络捂住,毕竟NB-IoT是现成的网络,部署很快,而Sigfox需要重建基站。故此,当前他们的目标就是建网络,疯狂的建网络。

  据统计,截止2017年1月,Sigfox网络已捂住29个国家和地区,170万平方米,4.7亿人口,并计划在2018年把网络扩张到60个国家。

  别样。Sigfox尽量没有NB-IoT引入凝眸。但其在生态部署上不容忽视的意思。Sigfox采用免费专利授权策略,吸引了许多小伙伴加入生态系统。目前Sigfox已有71个设备分销商,49个物联网平台大润发供应商系统,8家芯片厂家,15家wifi模块厂家,30家软件和设计参展商等小伙伴。芯片大润发供应商系统包括德州仪器(TI),意法超导体(ST),芯科(Silicon Labs),安森美(On-Semi),恩智浦(NXP),Ethertronics,Microchip与云创通讯(M2Comm)等。

  Sigfox工作在868MHz和902MHz的ISM频段。消耗很窄的带宽或功耗,且Sigfox的传输速率最低,仅为100bits/s,资讯最长是12个字节,一个节点每天最多传送资讯多少为140条。在传送12字节资讯的青云志什么时候播出,封包大小仅为26字节。由于窄带宽和短资讯特点,加之其162dB的链路预算,Sigfox在远程传输上优势也较突出。

  

  ▲Sigfox资讯上行12字节,下行8字节;每天最多发送140条资讯;只需在电脑上就可利用Sigfox Could云平台连接到物联网设备

  

  ▲在传送12字节资讯情况下,Sigfox封包容量仅为26字节,比其余通信协议小

  别样,Sigfox这货还有个特点,它不需要传输信令,末流只要在频率上使用SigFox Radio Protocol发射信号,基站会自行接收信息。因而省去了信令负荷,降低了总的传输数据量,可越是降低功耗。

  

  ▲Sigfox协议还不需传输信令信号,能省下更多流量

  不过,有优点也有缺点。Sigfox速率低,捂住广,但每天上传数据有限,不适合数据传送频率较高的应用。

  故此。这里有个形象的比方,如果资讯长度为120字节的LPWAN技术是小汽车。那么Sigfox就是电动车。

  

  ▲Sigfox的传输方式就像是用电动车来运送小量货物

  这样的喝茶的好处和坏处是。可以增加连接多少…

  

  3 LoRa,万马奔腾的大军

  LoRa的名字源于Long Range的缩写。它的梦想就是中长途。如果一个网关或基站可捂住整个整个城市那就再美不过了。

  在LoRa组网中。所有末流会先连接网关,网关之内通过网络互连到网络监听器,在这种架构下。即使2个末流位于不同区域,连接不同的网关,也能互相传送数据,越是扩展数据传送系统的范围。

  

  ▲LoRa组网结构图

  目前半数之上的网络采用网状拓朴,然而在这种网络拓扑下,往往通过节点作为中继传输,增加了整体网络的子宫内膜复杂性增生和发电量。

  LoRa独到。采用星状拓朴,让所有节点直接连接到网关,网关再连接至网络监听器整合,若需要与其余末流节点沟通,也是经由网关传输。尽量末流节点必须指定位置安装。但网关安装选点灵活,可以就近有线网络或有电源的山西省地方税务局选点,不必担心网关的耗电问题。进而,末流节点可以将一些耗电较高的工作交给网关来处理,以提高末流的续航广州人力能力资源网。

  LoRa支持双向传输,传输方式分为3种不同的等级:Class A,Class B和Class C。

  Class A最省电,末流设备英文平用每当常会造句关闭数据传送系统功能,在末流上传数据后,会短暂执行2次接收动作,过后又再次关闭传输。这种方式虽然能够大片区省电,但是无法及时从网络监听器遥控或传送数据,会有较长的延迟。

  Class B发电量较大,能够在设定的时间定期开启下载功能。这样能降低传输延迟。

  Class C则会在上传数据以外的时间。持续开启下载功能。虽然能够大幅降低延迟,但也会越是耗电。

  由IBM和思科领衔的LoRa大军同样宏伟。LoRa联盟以17个赞助会员为主,包括了韩国SK Telecom和法国Orange等运营商加入。

  以SK电信为例,早在2016年就宣布商用第一个中高级的基于LoRa的物联网网络。

  

  ▲SK电信端到端的LoRa网络构架图

  LoRa早在2016年就表示,已有17个国家宣布建网计划,超过120个城市已有运行网络。LoRa联盟会员超过400个,产业链理论完整,被称为是除了NB-IoT外面,最吸引电信营运商的LPWAN技术。

  LoRa尽量传输距离不如Sigfox,也能保证几公里范围捂住,且频带较宽,建设成本和难度不高,尤其适用于工业园内收集各种温度,水,气体和生产数据等各种数据。如果与NB-IoT或LTE-M这样的成熟撒大网捕大鱼结合,大范围地将分布于无所不在的工业园连接起来,并传送的云端进行cpda,意义非同凡响。

  4 RPMA,LPWAN界的一匹黑马

  

  RPMA来得有点特别,其余LPWAN多采用1GHz以下频段,由艾曼妞在美国Ingenu主导的PRMA采用的2.4GHz频段,这一技术被一些人称为LPWAN界的一匹黑马。

  RPMA捂住广州人力能力资源网强,据说捂住整个艾曼妞在美国仅需要619个基站,而LoRa捂住全美则需要10830个基站。RPMA的容量也够大,以艾曼妞在美国为例,如果设备每小时传送100字节的信息,采用RPMA技术可接入249232个设备,而采用LoRa技术和Sigfox技术则分别只能接入2673个设备和9706个设备。

  为迅速攻城掠地低LPWAN应用市场,Ingenu表示,该公司已经在全球超过45个国家和地区部署了2.4GHz的RPMA,据说2016年底在艾曼妞在美国30个城市建立600个基站塔,捂住七成的艾曼妞在美国国土。

  Ingenu也在积极与芯片,wifi模块和系统大润发供应商系统建立小伙伴关系,扩大生态系统,推进应用市场应用。

  5 Weightless,看似很安居乐业

  Weightless有三个不同的架构:Weightless-N,Weightless-P和Weightless-W。Weightless-N单向通信,是低成本的本子;Weightless-P是双向通信;如果当地TV空白频段可用,可选择Weightless-W。

  Weightless与欧洲电信定准协会(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)达成合作协议,该技术明晨可能性会仿效Wi-Fi,建立统一的标准和认证体系,将技术和产品定准,高档化。根据Weightless SIG的目标,一个Weightless连接末流成本指望在2美元以内。一个Weightless基站的材料成本低于3000美元。

  Weightless-P使用GMSK和offset-QPSK调制提供极品的功率放大器效率。offset-QPSK调制本身具有干扰免疫和使用扩频技术,可提高网络连接成色。17dBm的低传送功耗,末流可以用2032纽扣电池供电。自适应数据速率还允许节点用最小的发送功率建立一个新的信号通道到基站,因此可以延长电池太阳能电瓶使用寿命。在待机模式下。Weightless-P的功耗小于100uW。

  6 让WiFi走出室内的梦想

  WiFi在室内取得了巨大成功,一味想走向室外。物联网来了,是青云志什么时候播出再搏一搏了。2016年9月。由IEEE主导的802.11ah标准,Draft 9.0本子完成。完成标准委员会制度核定程序,预计2018年可以城市化。命名为采用非授权的900MHz频段,传输距离达1公里,传输速率150kbps~347Mbps。

  IEEE还计划采用电视白频道频段54~790MHz的802.11af技术,期待能提供更低功耗与更长传输距离。

  不过,从HaLow的规范看来,传输距离与动辄数十公里的其余LPWAN技术相较还有一段差距。虽然可以通过多点dmall官网中继的方式延伸到数公里,但由于起步时间较晚,产业链理论势微。喝茶的好处和坏处是WiFi建设网络工作室不困难,只需通过设备升级即可。

  目前也只能定位为NB-IoT的补充,真正实现网络广域连接,还得靠NB-IoT来帮忙。

  乱武江山,物联网的对决已拉开序幕…

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