LPWAN技术的特点及应用

LPWAN技术的特点及应用,第1张

LPWAN(低功耗广域网),也称为LPWA)或LPN,是一种用于物联网(例如,以电池为电源的传感器)的类型,这是一种能够以低比特率进行远距离通信的无线网络。LPWAN可以同时满足覆盖和续航的要求。以最小的功耗提供最长的距离覆盖是LPWAN最大的技术优势。
3个LPWAN技术的特点
LPWAN技术是近年来国际上一项物联网接入的革命性技术。远距离、低功耗、低运维是LPWAN技术最大的特点。与现有的WiFi、蓝牙、ZigBee等技术相比,LPWAN真正实现了广阔的发展,并且能够实现物联网的低成本完全覆盖。
1广域覆盖
LPWAN技术使物联网设备之间的通信距离达到3-20公里。低功耗LPWAN技术的运用,让数据可以在智能城市中进行长距离传输。
2低功耗
使用LPWAN的主要优势之一是低功耗。有了LPWAN,当不使用物联网设备时,设备会自动进入休眠模式。并且物联网设备处于休眠模式时耗电非常少,所以这一优势有助于节省电力。低功耗和低使用率又引起连锁反应,使用LPWAN的这些物联网设备的电池寿命预计为5到10年。
3降低成本
LPWAN技术的运用大大降低了物联网设备的相关成本。低功耗的特点让物联网设备可以使用电池成本降低,物联网设备的成本也相应减少。除此之外,设备的维护成本也得到的了大幅降低。此外,通过LPWAN传输数据的网关数量将相应减少,从而进一步降低基础设施成本。
LPWAN在智慧城市上的应用
3种LPWAN的主流技术
LPWAN技术是一种无线通信解决方案,它可以解决许多以前无法解决的需求,但目前的LPWAN市场上已经出现了各种类型的技术。目前市场上主要的LPWAN技术包括NB-IoT、eMTC、LORA。
NB-IoT是物联网领域的一项新兴技术,支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接。它也称为低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持设备有效连接,待机时间长,对网络连接要求高。据称,NB-IoT设备的电池续航时间可以提高到至少10年。
eMTC作为物联网的一种应用场景。它具有超可靠和低延迟的特点。eMTC主要应用在设备之间的通信需求上。
Lora是一项专有技术, Semtech为其提供芯片。Lora技术改变了以往在传输距离和功耗之间的折衷,为用户提供了一个简单的系统,可以实现远距离、长续航、大容量,进而扩展传感器网络。
目前,与NB-IoT相比,LORA 无线模块 是目前最成熟、最稳定的窄带物联网通信技术。它的免费网络专用网络远远优于运营商持续不断收费的NB网络,而且LoRa不需要终生付费。然而,LORA在物联网通信发展中的应用难度大、长期性强、准入门槛高。运营商将采用NB-IoT和eMTC,而Lora将专注于企业级应用。
3种LPWAN技术应用场景

LPWAN技术能够在智慧城市的建设中起到举足轻重的作用。例如,智能路灯、湿度传感器、智能电表和智能停车场不需要很高的数据速率,但需要非常广泛的覆盖。特别是在停车管理、智能冷链、智能抄表等方面。
LPWAN的应用
LPWAN技术在智能抄表中的应用
在智能抄表解决应用中,水、电、气、热等抄表终端通过LoRaWAN通信模块将数据上传到本地LoRaWAN基站,该模块可以控制一个LoRaWAN基站的数千个终端,然后通过蜂窝骨干网,将数据上传到服务器。
LPWAN技术在智能冷链中的应用
在智能冷链解决方案中,温湿度信息由具有LORA传输模块的各个采集器采集,然后上传到LORA网关,蜂窝网络和互联网上传到云平台,客户可以在后台实时监控状态。
LPWAN技术在智能路灯中的应用
在智能路灯解决方案中,LoRaWAN解决方案的架构类似于抄表。需要通过基站采集各个节点的数据,然后通过后台管理系统上传到云端,实现路灯故障报警、安全监控、紧急呼叫等功能。

Long Term Evolution Category 1(长期演进技术类别1)即LTE CAT 1 是一种众所周知的LTE标准,广泛应用于全球物联网通信行业。由3GPP(第三代合作伙伴计划)(第8版)在2008年推出以用于物联网,自推出以来一直保持显著增长。LTE Cat 1 因其广泛的覆盖范围和低成本优势而广受欢迎。LTE Cat 1 专为功能繁杂的物联网应用而设计,目前被认可为不可或缺的连接技术。LTE CAT 1 使用技术优越并可全球部署的动态系统,在全球范围内提供最佳的物联网解决方案。换而言之,LTE CAT 1 可以被称为LTE 物联网的特定变体,它使物联网网络更加智能。
LTE CAT 1的特点

• 中速LTE 标准

• 专为物联网和M2M 通信而设计

• 满足足够的上、下行数据速度

• 适用于带宽密集型物联网应用

• 超强的建筑穿透力

• 低延迟(50至100ms)

• 更高的数据传输效率

• 上行(5Mb/s)和下行(10Mb/s)

• 向下兼容3G 和2G

• 优化后的功耗延长电池寿命周期(最多5年)

• 支持低功耗的待机和睡眠模式

• 支持全双工FDD/TDD 和VoLTE(LTE语音服务)

• 室内覆盖

• 语音支持

• 移动支持

• 远程控制设备

• 超低成本

• 使用简捷

LTE CAT 1的应用

LTE CAT 1 应用于多种领域

• 自动化/交通:帮助监测车辆和各种参数、诊断信息、里程、位置、发动机使用情况、车队管理、电动滑板车等

• 安全:视频监控、交通摄像头、传输高质量视频、家庭监控、低端/基于云的摄像头、支持LTE 语音

• 移动医疗警报系统,门诊监测,预测性维护。适用于自动取款机、自动贩卖机、智能电网、资产跟踪、电表、无线支付、智能可穿戴设备。通过蜂窝网络一键通话。

LTE CAT M/LTEM/eMTC

众所周知,2017年3GPP 推出的LTE CAT M/LTEM/eMTC(第13版,这里“M”代表机器)是定义低成本机器类通信协议或简单的LTEM 协议,主要用于增强机器间的通信,这项技术相对较新,正处于发展阶段,专门为机对机通信和物联网设计使用。在实际运用中,为支持更高吞吐量设备的移动性而设计,并提供:

• 低延迟(10-15微秒)

• 上行和下行1Mbps

• 支持VoLTE

• 电池寿命长达10年

它还用于物联网平台设备。

这两种技术都被证明是物联网和M2M 通信的最佳选择。根据使用情况和覆盖率,用户可以自行选择。此外,在计算各种参数时,这两种技术都有各自优势,如Quectelcom收集的数据所示:
CAT 1 和CAT M 基础数据

LTE CAT 1 和CAT M 的对比

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》。

顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。在物联网应用中有三项关键技术传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继通信网之后的另一个万亿级市场。

国际物联网论坛主席 塞巴斯蒂安·齐格勒

论坛主持人

腾讯智慧零售 商务负责人母小海

当我们在讨论数字经济、智慧城市、智能经济等诸多相对较为宏观的话题时,我们无法忽略的是一个更接地气的命题,那就是“我们的消费能够多聪明”?

9月7日,在2019世界数字经济大会暨第九届中国智慧城市与智能经济博览会期间,国际消费物联网发展论坛同步举行。腾讯、中电海康、华为、荣事达等企业分别展示了各自在消费物联网的前沿技术、创新模式和实施方案,来自国内外物联网行业的院士、专家、政府领导及企业代表,也共同探讨了我国消费物联网发展现状与趋势。

腾讯传统零售正在被重新建构

近五年里,零售行业以肉眼可见的速度进行着剧烈的变革。

在腾讯智慧零售商务负责人母小海眼中,传统零售的“人货场”理论被颠覆——“人”发展为新的销售“场”,直接完成交易转化;“场”的疆域被重新定义,零售场景全时全域;“货”成为信息的载体,反向重构供应链。

“以前我们到一个商店里买东西,只能在营业的时间买,而且必须到店才能买。可现在我们去买东西,大概率会加导购的微信,他会发布一些新产品的信息,我们有什么服务也可以微信找他。相当于店从商场开到了手机里。”

这种场景下,腾讯提出:以“超级连接”为增长引擎,数字化用户驱动的全触点零售。

母小海是这样解释全触点的:“还是以去商店买东西为例,以前,我们的触点非常单一,只能靠和导购聊天,但现在太多元素可以成为触点了,公众号、微信群、搜索入口、IP内容、社交广告、KOL等。这也倒逼了我们零售商不应仅仅局限在把实体店做好,而是应该更多地考虑对全触点做立体化的应用。”

例如,他们与沃尔玛打造了业内首个破千万用户的小程序“扫玛购”,是实现现有客流数字化的典型案例。原先,这个小程序是为了解决排队收银问题的,因为对于沃尔玛超市来说,在高峰期多开一个收银通道,就要多招一个人。于是,他们为沃尔玛量身定制了这款程序,每件商品包装上都有二维码,人们只需要用手机扫码就能完成支付,不用再走收银的流程了。

“不到半年,沃尔玛通过这个小程序便积累了3000万会员,还利用线上返券等各种促销活动,提升了复购率,这是以前办张会员卡、填个电话号码无法办到的。”母小海表示。

华为引爆to C市场的时代已来

一开场,华为技术有限公司蜂窝物联网产品线副总裁刁志峰便解释了什么是蜂窝物联网:“一种与运营商强强联手的物联网。”

窄带物联网(NB-IOT)、增强机器类通信(eMTC)是蜂窝物联网的主要代表。以窄带物联网为例,它是一种基于窄带通信的技术方案,叠加于现有的移动通信网络上,为每个物联网终端用户分配如5kHz或者更小的带宽,以满足小数据量(数kbps)传输的需求,有支持海量连接、覆盖广、终端低功耗等方面的技术优势。

刁志峰认为,随着5G商用的到来,物联网已经进入到各行各业中,并即将在消费上迎来大爆发。从五大方面来看,引爆to C市场的消费物联网(NB-IoT)应用节点已到。

未来终端将出现更加开放的跨界融合,智慧家居从“单点智能”迈入“场景智能”时代,“人-车-家”智能互联场景加速到来;未来交互方式将更加自然、更加多元化,以多个屏幕为交互入口,家居设备将通过多类型传感器进行数据采集,综合判断用户需求,从而做出最精准的决策。

他举了个例子,“万物互联下,100台空调就有100个数据,掌握了这些数据,我们的厂家可以做很多的事情,to C的市场空间是非常大的。消费物联网的商业模式就是为用户提供无所不在的服务,家庭的方方面面都可以,我们的门锁、窗户、家电等,其中的结合创新是层出不穷的。”

欧盟专家

数据安全上面临挑战

国际物联网论坛主席塞巴斯蒂安·齐格勒介绍了欧盟在消费物联网上所做的一些应用项目,包括了自动驾驶、智慧农场、可穿戴设备等。在这些项目的推广过程中,他发现,消费物联网在数据安全上面临挑战。

“我们使用物联网,首要的就是要取得用户的支持。欧洲各个城市的市民对数据搜集是非常敏感的,我们要证明这个数据是有利于他们的。此外,我们还要跟他们解释什么是物联网,要听取他们的意见,根据他们的需求来改变,来满足他们的需求。”

该准则称,“随着人们将越来越多的个人数据委托给在线设备和服务商,这些产品的网络安全与我们家庭成员的人身安全一样重要。”

在消费物联网连接即将大爆发的前夕,消费物联网各类型的企业在迎来机遇的同时,也迎来更大的挑战。当前,如何破解各个生态之间的信息孤岛;如何把传统制造业的制造优势、商业思维优势相融合;如何改变企业的商业模式,让数据产生更大的价值,更便捷、更安全地为终端用户服务——这些问题无疑是当下急需深思并解决的。

区别有很多方面的,nbiot单载波带宽180khz,而eMTC应该是14mhz
而且两者的覆盖特性,对移动性的支持,速率,对语音的支持等都不一样
emtc主要在北美洲,nbiot市场就比较广泛了


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