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主流无线通讯技术无法满足物联网三大成功关键

更新时间:2020-04-17 10:32点击次数:字号:T|T

  能够用于物联网的无线通讯技术有很多种,但能否被大规模使用,则需要该技术的投资收益能够满足投资要求, 这正是我们对技术发展潜力评估的核心依据, 因此,本号之前写了两篇文章专门从这两个角度对物联网关键成功因素进行分析:

  物联网:降低物联网投资成本的关键因素是什么?物联网:提高物联网投资收益的关键因素是什么?分析的结果就是要想建设成功的物联网,就必须要选择能够满足以下三点关键特性的技术:

  较大的覆盖距离和用户容量,这对于网络部署的成本来说非常重要低时延通讯,也就是能够实现不同响应时延的要求特低功耗,这对于终端成本、使用成本、成本等来说至关重要我们下面根据这三个关键特性来对比下各种主流的无线通讯技术,看看他们有没有潜力成为促进物联网爆炸式发展的技术。

  目前被人们应用于物联网的主要无线技术可以简单地从数据速率和通讯距离两个维度进行分类,如下图所示:

  原因很简单,因为他们无法满足关键特征1,小覆盖距离意味着需要很多网关,建网成本非常高,网络会非常复杂,所以,短距技术除了小范围使用外,无法促进物联网的大规模使用,应予排除。但需要注意的是蓝牙和802.15.4之类的无线技术由于能够实现关键特征2和3,所以也能够满足部分小范围应用的需求,因此在物联网现在的市场中占据了很大的份额,目前大多数的物联网应用是基于他们的,据说达到80%以上这也间接说明关键特征2和3对于物联网应用是多么重要!

  蜂窝技术(Cellular)、Sigfox、LoRa、NB-IoT等覆盖范围都达到一千米以上,覆盖距离没有问题,可以在广域范围内快速、低成本地进行网络部署, 网络也相对容易, 因此,对于长距技术来说,需要重点考察的是他们能否同时满足关键特征2和3。

  蜂窝技术(2/3/4/5G)最低能够实现1.28秒的近实时响应(一般我们也认为使实时响应),对很多应用来说时延能够满足应用需求; 但对于物联网应用来说,其耗电量还是比较高得,采用较大容量的电池供电待机时间也只有一到二个月,更别说使用低容量电池续航数年了。但蜂窝技术由于其覆盖的广泛性,现阶段物联网应用也比较多,可应用于具备电源条件或大容量电池且方便更换或充电的场景,如智能电表、人用RFID等。

  低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)是目前物联网行业比较热门的技术门类,主要包括Sigfox、 NB-IoT和LoRa等, 他们具有比较强的无线覆盖能力, 点对点通讯距离动辄数千米以上,建网成本比蜂窝网络还要低廉。

  Sigfox通过大量的睡眠和少量的工作时间规划来实现低功耗,而在终端睡眠时,网关是无法和终端进行任何通信的,带宽极低,且无法实现双向实时通讯,所以是不具备关键特征2的,这导致该技术的应用场景比较有限,但由于其在关键特性1和3上的卓越表现,也能够在频次和数据量都很少的抄表、少量数据采集等应用上得到不少的关注。

  LoRa和NB-IoT实现低功耗的思和Sigfox类似,因此,这两种技术要低功耗就无法实现实时通信;但比起Sigfox来,LoRa和NB-IoT的带宽增加了,通讯模式也更加丰富,他们都能够实现双向实时通信,例如LoRa的Class C模式,NB-IoT的DRX模式,但在这一样的模式下,终端的功耗非常高,需要接电源或者使用大容量电池。可见,LoRa和NB-IoT的特性2和特性3是无法同时实现的,只能根据实际应用进行取舍。可实际应用中,物联网的多数应用是需要比较低的时延的,对这类有低时延要求的应用来说,只能放弃低功耗特性,从而让终端的使用成本、成本等大幅提升, 这与他们的设计目的是相悖的。

  LaKi是千米电子新推出来的无线物联网技术,这是千米电子在发现现有技术无法同时满足三大关键特性的情况下而经过多年研发而成的,包涵了自主研发的MAC层协议和自主设计的PHY层SoC射频芯片。千米电子的LaKi芯片去年完成了MPW样片, 其测试结果非常好,用LaKi样片所做的模组能够在一秒响应的情况下,按照物联网通讯主流需求每天传送30条数百字节(bytes)的数据,500mAh的电池能够使用二十多年。 而且其带宽可高达1Mbps,覆盖半径在1公里(接受灵敏度达-114dB)以上, 已经超过了4G技术的覆盖能力。因此可以说LaKi是唯一能够满足这三大特性的物联网无线技术。

(编辑:fun88乐天堂网)

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