物联网边带是什么

物联网边带是什么,第1张

当前,物联网(IoT)技术领域充释着各种标准,像NB-IoT、LoRa、SigFox等,他们正通过各自擅长的技术和应用抢夺IoT风口,以争取在这片广阔的市场上取得优势。
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NB-IoT是由电信标准延伸而出的,主要是由电信运营商支持,而LoRa则是一个商业运用平台,两者主要区别在于商业运营的模式:NB-IoT基本是由电信运营商来把控运营,所以使用者必须使用它的网关及服务,而LoRa就量对开放一些,有各种不同的组合方式,商业的模式是完全不同的。
技术层面上来看,NB-IoT和LoRa的差异其实并不是很大,属于各有优劣。而相对于某些领域,国内有一些用户在并行使用这两种技术和网络。NB-IoT相对而言是受限于基站的,而LoRa则要加入一个网关相对简单容易,并且总的来说价格要比NB-IOT低廉。用户可以根据需求,增加不同的网关覆盖。所以从覆盖程度上来说LoRa的覆盖程度可能比NB-IoT更广一点。
LPWAN又称LPN,全称为LowPower Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一种无线网络。这种无线网络的优势在于低功耗与远距离,通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点,这种网络和其他用于商业,个人数据共享的无线网络(如WiFi,蓝牙等)有着明显的区别。
在广泛应用中,LPWAN可使用集中器组建为私有网络,也可利用网关连到公有网络上去。
LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似,再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮,使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种,还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。
概括来讲,LPWAN具有如下特点:
• 双向通信,有应答
• 星形拓扑(一般情况下不使用中继器,也不使用Mesh组网,以求简洁)
• 低数据速率
• 低成本
• 非常长的电池使用时间
• 通信距离较远
LPWAN适合的应用:
• IoT,M2M
• 工业自动化
• 低功耗应用
• 电池供电的传感器
• 智慧城市,智慧农业,抄表,街灯控制等等
LoraWAN和Lora之间关系
虽然一样是因为名字类似,很多人会将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层,但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲,LoRaWAN可以使用任何物理层的协议,LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。
LoraWAN的主要竞争技术
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如今市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术,例如深圳艾森智能(AISenz Inc)的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播,比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。
Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps),也有一些较有前景的应用案例。
NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商,对这项技术热情不减。
关键技术Lora简介
LoRaWAN的核心技术是LoRa。而LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。所以为了便于不熟悉数字通信技术的人们理解,先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为:
1这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式
2在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持,尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。
OOK
OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1,也可能反向表示0),无载波表示另外一个二进制值(正向是0,反向是1)。
在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔,可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势,因为只用传输大约一半的载波,其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。
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FSK
FSK全称为Frequency Shift Keying。LoRaWAN协议也在某些频段写明除LoRa之外也支持(G)FSK。FSK的核心思想是用两种频率的载波分别表示1与0。只要两种频率相差足够大,接收端用简单的滤波器即可完成解调。
对于发送端,简单的做法就是做两个频率发生器,一个频率在Fmark,另一个频率在Fspace。用基带信号的1与0控制输出即可完成FSK调制。但这样的实现中,两个频率源的相位通常不同步,而导致0与1切换时产生不连续,最终对接收器来讲会产生额外的干扰。实际的FSK系统通常只使用一个频率源,在0与1切换时控制频率源发生偏移。
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GFSK是基带信号进入调制前加一个高斯(Gaussian)窗口,使得频率的偏移更加平滑。目的是减少边带(Sideband)频率的功率,以降低对相邻频段的干扰。代价是增加了码间干扰。
对于这一方面的研究实验发现:学习Lora调制技术的一些准备及发现
然而,对于“悠久历史积累”和高安全、易部署等综合优势的LoRa阵营来说,最近几年里,在技术和落地方面虽取得了长足的进步,但离真正的规模、解决行业客户的切实问题是有着不小的差距。那么,究竟是技术壁垒突破较难?产业链生态不健全?亦或者是商业模式限制了从业者对市场规模的想象?对于LoRa产业链的广大从业者而言,找到制约LoRa技术大规模发展的瓶颈,并联手产业合力突围对推动产业良性发展至关重要。

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1 卫星物联网,通俗地讲就是通过卫星通信来做物联网项目。一般的物联网的都是通过2G/3G/4G网络来做物联网项目的,但是对于一些特殊的项目,因为2G/3G/4G网络信号不好或者用不了,必须借助卫星通信将物联网终端采集的数据传回后台,比如在沙漠地区、海洋上或一些偏僻的无人区。

2 商业化问题

国内已经有商业化应用了,我可以分享一个我们做过的项目。

项目背景

在戈壁滩地区对运输车队进行监控,主要采集车辆的定位信息,遇到紧急情况可以实现一键报警。基于位置信息在平台端开发一些设备管理、地理围栏等功能。整体上客户要求不复杂,主要难点是地面网络信号不太好,大片地区根本没有信号,所以需要考虑通过卫星通信来确保信息的传输。

卫星通信资费

我们考察了好几个卫星系统:北斗(短报文)、铱星的模块、海事卫星,但都不是很满意。通过北斗短报文传输位置信息,卫星通讯费用最便宜,目前是入网费600元,流量费850元包年(一年内不限制随便发信息),但是据说硬件稳定性不太好,另外就是国外的信号还不稳定;铱星的卫星通讯费用有些偏高,10元/1000bytes;最后在朋友推荐下找到了ORBCOMM在国内的代理商,因为据说ORBCOMM主要做低轨卫星,通讯费比较便宜。其实,也没有便宜多少,他们给的卫星通讯费是9元/1000bytes。但是他们提出了另外一个思路:2G网络和卫星网络双链路通信,有地面信号的时候,用2G网络发送数据,物联网卡就可以实现,没有地面网的时候,通过卫星传输数据,这样整体的资费就比较便宜了。我们测算了一下,通过ORBCOMM卫星发一条位置信息大概是10个字节,也就是1条信息折算下来是1毛钱,这个价格基本上可以接受了。

电源问题

因为我们的设备是用在车上,所以就直接在车辆点烟器上取电了,但是考虑到紧急情况下车辆会熄火,为了方便救援设备还需要持续工作,所以又内置了电池。电池容量先不透漏了,正常情况单电池供电可以用5-8天,紧急情况用3-4天没有问题(紧急情况下,设备发信息的频率提高了)。

回答上面的问题:如果要高频次通过卫星发送数据,肯定要有稳定的电源供应。但是在具体的项目里情况就不一样了,比如我们的设备通过卫星发送信息默认是20分钟发一次,每发一次大概是50mAh。据我所知一些安装在集装箱上的卫星定位设备(在海上跑的集装箱)是一天发一条信息,这样外加一小块太阳能电板就可以保证供电了。

信号问题

目前所有的卫星通讯一个基本的条件是,终端天线需要和卫星建立直连接线,就是中间不能有任何遮挡,一旦有遮挡就连不上了。这样的话,市内肯定是用不了了,城市里也不太好用,偏僻的戈壁滩、海上这些地方用卫星就没有问题。

硬件设备尺寸

你们可能会好奇?这么微弱的信号要接收到,设备要有多大啊?我放几张吧。

先看我们的终端设备:

深圳市新时空智能系统有限公司尺寸图

天线才是关键:

安装在车顶的卫星天线

在卫星主机里集成了GPS和卫星通讯模块,为了使用地面网络传输信息,又搭了一个2G的车辆定位器(这个便宜些)。2G的定位设备做为主设备,通过232协议与卫星模块连接,当搜不到地面网络,就通过卫星终端发数据。关于天基物联网的项目,欢迎讨论!

物联网按照层次分,一般分为感知、传输、应用
物联网是为了打破地域限制,实现物物之间按需进行的信息获取、传递、存储、融合、使用等服务的网络。因此,物联网应该具备如下3个能力。
1)全面感知:利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息,包括用户位置、
周边环境、个体喜好、身体状况、情绪、环境温度、湿度,以及用户业务感受、网络状态等。 
(2)可靠传递:通过各种网络融合、业务融合、终端融合、运营管理融合,将物体的信息实时准确地传递出去。 
(3)智能处理:利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量数据和信息进行分析和处理,对物体进行实时智能化控制。
所以你这个图就按照这三个大流程进行细化来画就行


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原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/12999482.html

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