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詳談LPWAN的無線通信技術

發表時間:2018/5/30  來源:互聯網,RF技術社區  瀏覽次數:8583  
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無線通信技術是物聯網的傳輸基礎♤隨著智慧城市大應用成為熱門發展♤各種技術推陳出新♤紛紛搶占物聯網市場在LPWAN技術裏♤最熱門的莫過於LoRa、Sigfox和NB-IoT在物聯網趨勢中♤這三種技術各自具有什麽優勢誰才會是你專業領域的最佳拍檔
 
物聯網、大數據、AI人工智能這幾個詞匯♤相關產業人員想必嫻熟於心在物聯網的技術架構中♤“感測”是最基礎的核心源頭♤無論在農業、工業、建築、交通、醫療等領域♤要讓感測到的數據透過AI分析♤進而形成相關應用♤首先必須部署適合的傳輸技術與網域♤才能搜集並回報巨量的環境數據
 
在無線通信技術裏♤WI-FI、bluetooth、ZigBee、Z-Wave這幾項較早推出的應用已經於不同領域中奠定發展基礎WI-FI適用於大數據量的傳輸♤比如影音傳輸或者A R/V R等領域♤同時也是一般無線網絡的基礎♤缺點是耗電量大藍牙多用於個人穿戴式裝置♤在聲音領域的應用較為成熟ZigBee和Z-Wave則是在工業、建築等自動控製應用中成果豐碩
 
長距離+省電特性♤LPWAN解決物聯網傳輸難題
 
談到無線網絡♤大家腦中想到的♤除了WI-FI之外♤大概就是手機的移動式通信網路了如今的通訊技術即將邁入5G♤講求更大帶寬、更高速率、更低延遲♤當然也更耗電♤由於是對應人與人之間的通訊♤因此數據傳輸較密集、交換量也更為龐大針對M2M的通訊♤由於裝置的部署範圍通常更寬廣♤且無線裝置必須避免頻繁更換電池♤LPWAN(Low Power Wide Area Network♤低功耗廣域網)技術順勢而生♤其小數據量、長距離傳輸及省電的特性♤在物聯網應用領域中大放異彩
 
較早期的無線傳輸技術♤如WI-FI、ZigBee和Z-Wave♤通訊傳輸距離頂多隻有100公尺♤用在智能家居領域♤必須再加裝訊號加強的天線或中繼站若是要滿足智能城市的相關應用♤例如環境監測或資產追蹤♤傳輸距離可達20公裏的LPWAN技術顯然能大幅縮減布建成本♤隻要幾個機站就能覆蓋大麵積的範圍以電池作為電力來源♤則省略了布線問題♤讓傳感器的安裝步驟更簡易目前最受關注的LPWAN技術分別是LoRa、Sigfox和NB-IoT♤這三種技術具有各自的優勢♤業主可根據不同領域及使用需求♤選擇最適合的通訊技術
 
低耗能、高範圍傳輸LoRa與Sigfox大比拚
 
正如LPWAN的技術特色♤LoRa與Sigfox都具有長距離、低功耗的特點♤可延長電池壽命♤形成大範圍的訊息傳輸兩者皆使用免授權的Sub-1GHz ISM頻段♤不需額外付出授權費用♤且由於電子芯片製造技術的突破♤兩項技術的硬件製造成本不斷降低♤比如去年在台灣地區產業已經啟用的Sigfox♤月租費最低隻要0.4元人民幣
 
LoRaWAN是由各產業聯盟共同推動的網絡標準♤提供開放式技術♤隻要取得關鍵內容♤就能開發個別的應用不同於LoRa的開放性♤Sigfox則是由法國同名豆奶成人app自行開發的技術♤掌握核心網絡的營運和布建♤意圖以獨立營運商的角色♤在全球進行網絡基地部署♤目前已能同時在36個國家和地區使用可連結的網域和設備以類型來說♤LoRa好比小型的私人網域♤傳輸距離最遠可達20公裏♤隻要掌握技術♤就能自行架設基站♤自由度更高
 
Sigfox則是以全球為營運目標♤不斷擴展網絡基地的藍圖♤可提供用戶既有的網絡布署及雲端服務♤需要付出額外的月租費♤相對LoRa而言♤成本較高♤但平台方案完整♤不須額外布建網絡Sigfox的傳輸距離可達50公裏♤是三種技術當中範圍最廣的♤不過為達到低功耗的目標♤LoRa和Sigfox的每日傳輸次數都有限製♤一天當中的傳輸時間很短♤適合發揮在沒有實時通訊需求的領域♤比如每日固定回報數據的傳感器♤可測量溫濕度、PM2.5等特定環境數據♤藉由長距離、少次數的傳輸型態♤形成較大麵積的物聯網應用
 
電信業者強強推NB-IoT
 
另一項在物聯網產業鏈上討論熱烈的技術是NB-IoT♤與前述兩項技術最大的不同♤在於它是由3GPP組織所製定的技術♤使用需授權的GSM和LTE頻段♤也就是說♤NB-IoT必須藉由電信產業買下頻段授權♤使用者隻能透過電信業者或第三方代理商取得授權技術和頻段♤才能使用NB-IoT相關服務NB-IoT的優勢在於它是由現有電信業者推出的技術♤不需重新布建網絡♤隻要更新軟件♤就能使用現有的4G電信基地台和相關設備另一方麵♤采用電信級的網絡♤在通訊質量和訊息安全性擁有高度的保障台灣地區遠傳電信目前已推出NB-IoT的搶先體驗活動♤並預計於5月底完成全台基地升級♤隻要遠傳電信能收到訊號的地方♤就能使用NB-IoT♤裝置月租費約為2至12元人民幣

 
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“將對的技術擺在對的位置上”──無線通信技術應用
 
上述三種熱門的LPWAN技術各自有著不同特點♤業界多預測未來其中一項技術將會力壓群雄♤成為一枝獨秀然而♤正如LoRa創始人之一Olivier Hersent曾說過的♤互相合作的共存關係更可能帶領未來技術走向新的發展事實上♤物聯網應用領域百百款♤這三種技術的特點也對應了不同領域的特殊需求比如NB-IoT♤用戶許可證頻段和LTE技術♤其網絡不限製傳輸訊息次數♤所能攜帶的數據量也更高♤因此適用於重視網絡傳輸穩定性和實時性的智慧工業領域♤或者是需要聲音、圖像文件等高數據傳輸的物聯網裝置相對地♤NB-IoT的功耗也高於另兩項技術♤電池壽命的損耗較大同時與電信業者的協作模式♤在向用戶推廣時會更為快速、簡便♤從另一角度來看♤也受限於硬件成本(芯片)和月租成本
 
與NB-IoT相比♤LoRa和Sigfox由於硬件成本低、功耗更小♤因此更適合在小數據量、大範圍的傳輸應用LoRa技術目前的發展規模已趨向成熟♤且曾與亞太電信及鴻海富鴻網合作♤在台灣地區已有實際營運成果雖然傳輸距離不比Sigfox♤但傳輸帶寬較高♤建設成本和技術難度不高♤適合在高科技廠區中建設封閉型網域♤傳輸各類型的感測數據
 
以全球布建的角度來說♤德國萊因的信息與通信技術經理於凱群表示♤Sigfox是很有發展性的技術♤由於Sigfox提供全球性的網域服務♤對跨國豆奶成人app來說更為便捷♤尤其是一體成形的網絡方案♤對高收益的豆奶成人app而言提供完整且穩定的雲端服務♤省去許多開發和協作上的麻煩Sigfox的傳輸距離最遠♤但一天內的傳輸次數最少♤因此適合應用在反應數據變化或固定時段傳送數據的場景♤比如管線監控、智能電表、地區氣候監測和警報等Sigfox目前在台灣地區與O-bike合作♤負責定位追蹤服務♤以及中興保全的設備狀態偵測♤和智能醫療遠程照護等應用由於是跨國應用♤Sigfox也與美國快遞豆奶成人app合作♤在包裹上裝設傳感器♤除了知道包裹的運送位置♤也能偵測拆開的時間♤將具體數據傳送回美國
 
物聯網未來願景信息安全與技術驗證缺一不可
 
新興科技帶來更便利及美好的未來願景♤同時也帶來關於安全的隱憂♤當各種信息在網絡上流通♤一旦網絡安全發生問題♤將可能導致個人隱私外泄♤甚至影響人身安全在極重視隱私權的歐洲♤已經通過通用數據保護協議(General Data Protection Regulation♤簡稱 GDPR)♤其中嚴格規範了網絡豆奶成人app對個人資料搜集的限製與管理雖然資安問題在台灣尚未掀起全麵關注♤但隨著物聯網裝置和領域的拓展♤一般使用者也會更頻繁的接觸到相關的議題♤網絡安全必定將成為產品/軟件供貨商需提出的服務方案之一
 
德國萊因資深經理何紹彭也提醒♤所有無線通信技術都必須經過國家規範和聯盟認證標準首先必須先通過各國法規對無線通信頻率和功率的控管♤讓產品具備合格的通訊標準♤不會因要加強通訊而影響其他電子儀器或人體健康再來還必須通過各個技術聯盟的標準♤包含電磁波型、通訊協議及互聯性測試♤確保使用同類型通訊技術的產品能夠互相溝通如同目前市麵上的智能家居網關♤大多會容納1至3種的通訊技術(如WI-FI、Bluetooth、ZigBee等)♤產品的互聯性及抗幹擾性就更為重要或許在不久的將來♤也會在單一物聯網模塊內整合LoRa或NB-IoT等不同的無線網絡通訊技術♤像是在偏遠工廠♤以LoRa形成局域網絡內設備間的數據傳輸♤再將數據傳送到外部的LTE網絡♤整合多個廠區的數據進行整體分析
 
無論在交通、工業、農業、建築、醫療、金融等領域♤物聯網所要關注的將會是數據下的新興應用♤裝置聯網隻是基礎♤隻有善加利用軟件服務♤掌握應用商機♤才能具體實現物聯網的真正智慧
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