除了LoRa和SigFox,还有哪些物联网的低功耗广域网?

随着各厂商对低功耗广域网(LPWA)的不断开发,物联网专网的话题引起了业界的热议。物联网智库持续关注并推出多篇LPWA文章,向业界介绍SigFox、LoRa、LTE-M等市场上已经商用的LPWA协议。作为一种新的技术和市场,LPWA网络协议应该处于争夺状态。那么,这个领域还有哪些技术,它们在多个指标上有什么特点?本周物联网智库整理推出了一篇关于LPWA协议的综合文章,希望能帮助你了解这个领域。

通信协议无疑是物联网中最具争议的领域之一。这些争论有的是关于标准的,有的是关于专利的,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,但这些协议都是局域网协议。广域网目前功耗和成本的经济性正吸引着越来越多的物联网用户,被称为低功耗广域(LPWA)。

之前我们已经看到SigFox属于这种技术,但是随着研究的深入,我们发现其实还有很多类似的技术。一个协议在成为主流协议之前,必须经过与其他协议的一番斗争才能形成。本文的目标是比较它们,但人们会立即产生一个问题:如何比较它们?通过查阅和研究相关文献,我试图提取一些一般性的线索来串起各种协议,并采访了各协议的代表企业,形成了LPWA协议的比较。

功耗和成本看似重要,但不能纳入对比参数。

功耗和成本是每个协议都声称拥有的特性,但在这方面没有人成为赢家。

影响功耗的因素有很多,其中一些可能无法测量,也不清楚功耗是否可以比较。据一位在LPWA有多年实践经验的Telensa专家称,“唯一可测量的功耗是电池寿命”。另有专家认为,LPWA网络协议虽然功耗低,但如果比较单位数据的功耗,其功耗大于2G网络。低传输功耗意味着只有非常低的数据速率,因此可能需要很长时间才能传输,这意味着设备的平均睡眠状态时间非常短。传输功耗低导致的弱数据需要更灵敏的接收线路,因此接收端可能需要更大的平均功耗。

有哪些参数可以用来对比?

距离

我们知道,任何无线技术的传输距离都因其信号传输模式而异,这一定律自然也适用于LPWA网络。在人口密集的城市环境中,墙壁、建筑、反射、交通状况使得无线传输距离比农村短;在平坦无障碍的农村环境中,传输距离会大大增加。但是我们还是不能忽视一些因素——无线电干扰等等。

因此,在各种协议的代表中,距离是一个热门话题。有些协议宣称可以达到几十公里,但他们的竞争对手可能会说,在实际环境下,它的效果会大打折扣。距离作为比较标准,其实是一个谨慎的选择,但至少是一个可以衡量的指标。

另一件需要注意的事情是,您可能会发现这些LPWA协议会与营销材料中的Zigbee等协议进行比较。你可能会觉得Zigbee是一种本地组网协议,和LPWA相比有点奇怪,但其实Zigbee也可以通过Mesh组网形成广域网。

频谱

几乎所有的LPWA协议都使用ISM频段,尽管少数协议使用授权频谱。我们会给出每个协议的频段,有的用超低频段,有的用低频段,有的用宽带。

上游/下游对称性

这些LPWA协议对于数据的上下行都采用非对称方式,对照表简单给出了是否采用上下行对称方式。

数据率

这是另一个可变参数,取决于距离、障碍物和数据拥塞,所以只给出一个大概的范围。

最大节点数

最大节点有两种表示方式,一种是全网节点数,另一种是星型网络中每个Hub配置的节点数。

最大节点数受一些因素的影响。节点数可能已经在协议中设定好了,但即使一个协议的理论容量是一百万,它的容量也是受ISM频段限制的,ISM频段不仅仅是一个数字,还取决于在给定时间有多少其他协议在使用该频段。

空中升级(OTA)的可能性

这可能是随机参数,但是该参数反映了网络的有效下行链路能力。如果网络只提供几比特的下行链路容量,它就不能下载大的软件包来更新它的远程节点。

转变成

我们很容易理解,物联网的边缘节点是作为静态单元进行无线传输的,但是很多设备,比如汽车、农业机械,都是移动的,有些可能本身不是移动的,但是其他的会不停的移动,比如仓库里有电子标签的商品。所以我们自然想知道一个协议能否实现设备在不同集线器之间的无缝切换。

操作方式

有些协议只有网络运营商掌握,提供网络服务才能工作,就像为电话提供蜂窝网络系统一样。而其他协议通过公共或专用网络提供。

标准温度和压力

一些协议已经制定了相应的标准,或者正在制定中。一些协议的所有者公开他们的标准,而另一些则申请专利保护。在某些情况下,你可以获得它的详细信息,而在其他情况下,你需要获得认证。

你对现有的LPWA网络协议了解多少?

除了我们熟悉的LoRa,SigFox,LTE-M,这个领域也是处于争夺状态,包括NWave,OnRamp,Platanus,Telensa,Weightless,Amber Wireless等。本文主要比较了这些适用于物联网的低功耗广域网协议的参数,下期将会发表文章详细介绍每种通信协议。