除了LoRa和SigFox,物联网低功耗广域网络还有哪些

  随着各类厂商不断发力低功耗广域网络(LPWA),物联网专用网络的话题在此引起业内的热议。物联网智库曾持续关注并推出多篇LPWA的文章,向业内介绍SigFox、LoRa、LTE-M等市场上已开始商业化的LPWA协议。作为一个新兴的、刚起步的技术和市场,LPWA网络协议应该是呈现多家争鸣的状态,那么,这一领域还有哪些技术,它们之间在多个指标上各有哪些特点?物联网智库本周为大家编译推出一篇LPWA协议的综述性文章,希望能对大家对这一领域的理解有所帮助。

  通信协议无疑是物联网中争论最多的领域之一,这些争论中,有些是标准之争,有些是专利之争,其中无线通信是物联网领域普遍关注的话题。我们讨论过WiFi、蓝牙、Zigbee之争,但这些协议均为局域网络协议,广域网络方面当前功耗和成本的经济性越来越吸引物联网的应用者,被称为低功耗广域网络(Low Power Wide Area,LPWA)。

  

 

  此前,我们曾看到SigFox属于此类技术,但随着研究的深入,我们发现其实还存在着不少类似的技术,当一项协议成为主流协议前,它一定是经过与其他协议的一番斗争之后才形成的。本文的目标是对它们进行比较,不过人们对此立即会产生一个问题:你如何去做比较?通过查阅和研究相关文献,我试图提炼一些通用线索来串起各种协议,并对每一协议的代表性企业进行访谈,形成了对LPWA协议的比较。

  功耗和成本看似重要,实则无法纳入比较参数

  功耗和成本是每一个协议宣称其所具备的特征,但是,还没有人成为这方面的赢家。

  影响功耗的因素很多,有些可能无法计量,功耗是否可以进行比较其实并不明确。根据一位拥有多年LPWA实践经验的Telensa专家所述:“功耗唯一可计量的是电池寿命”。另一专家认为,LPWA网络协议虽然是低功耗的,但如果比较单位数据功耗的话,其功耗是大于2G网络的。低传输功耗意味着只有很低的数据速率,因此可能需要很长时间来传输,也就是说设备平均休眠状态时间就很短。因低传输功耗而形成的微弱数据需要更敏感的接收线路,因此接收端可能需要更多平均功耗。

  哪些参数可以拿来进行比较?

  距离

  我们知道任何无线技术传输距离随着其信号传输方式不同而不同,这一规律自然适用于LPWA网络。在人口密集的城市环境中,围墙、建筑物、反射以及交通状况等,使得无线传输距离短于农村地区;而在平整的、无障碍的农村环境下,传输距离会大大增加。但我们仍不可忽视一些因素——无线电干扰等。

  因此,距离是各协议代表厂商热议的话题,有些协议宣称可以达到数十公里距离,但其竞争对手可能会说在实际环境中其效果会大打折扣。距离作为比较标准实际上是一个比较谨慎的选择,但至少它是可计量的指标。

  另外需要注意的是:你可能发现这些LPWA协议在市场宣传资料中会与诸如Zigbee之类的协议进行比较。你可能觉得Zigbee是一个局域组网协议,与LPWA比较有些奇怪,但实际上Zigbee通过Mesh组网也可以形成广域网络。

  频谱

  几乎所有LPWA协议均使用ISM频段,虽然有少量协议使用授权频谱。我们将给出每个协议的频段,有些使用的是超低频段,有些是低频段,还有些是采用宽频。

  上行/下行对称性

  这些LPWA协议均对数据的上下行采取非对称的方式,比较表格中简单给出了它们是否采用上下行对称方式。

  数据速率

  这是另一个易变的参数,它依赖于距离、障碍以及数据拥堵情况,所以仅仅给出一般性的范围。

  最大节点数

  最大节点有两种表述方式,一个是整个网络中的节点数,另一个是星形网络中每一Hub配置的节点数。

  最大节点数受一些因素的影响,节点数有可能在协议中已设定,但即使一个协议的理论容量是百万,但其容量受制于ISM频段,这不仅仅是一个数字,而是依赖于在给定时间有多少其他协议也在使用该频段。