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低功耗广域网络:加速物联网从“炒作”转向落地

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物联网已提出很多年,之前有过多种名字,包括传感网、M2M、物联网以及万物互联(IOE)。从2005年开始,传感网就出现在Gartner的“Hype Cycle”中,到2011年Gartner开始使用物联网一词,可以看出,物联网炒作了很长时间。为什么物联网会抓住人们眼球这么多年?大量传统产业和科技人员意识到物联网对未来社会的改变无疑支撑着这一概念,然而,可以预见,在专用于物联网的低功耗广域网络推进下,物联网的“炒作”向落地转型加速。

现有连接方案的弊端

在过去的时间里,无线传感网络主要通过传统的蜂窝网络或如WiFi、Mesh和本地射频等局域网络解决方案来组织的。这些方案并未给物联网的主流应用提供所需催化剂,有以下几方面原因:首先,这些传统的方式需要一个有线的电源,这就把物联网的很多场景限制在只有现成电力线或需要专门布线的地方,所以只有那些能够实现非常明显的成本节约的应用才会使用这些方案;其次,在每一个接入点上,它们只有有限的覆盖区域和深度,因此各类应用仅限于位于无线接入源附近有限的区域,这就阻碍了很多应用接入的可能;第三,它们的成本很高,比如,即使经过这么多年的发展、已有超过十亿模组的出货量,LTE模组成本仍然高达40美元以上。另外,Mesh网络需要先搭建整体网络才能使用;本地射频方案需要每个企业要自行建设管理和维护无线基础设施,在规模经济的基础上才是可行的。

低功耗广域网络的作用

公共性的低功耗广域网络(LPWAN)连接可以非常有效地解决上述问题。低功耗广域网络正如其名字一样:无线覆盖区域广泛,但功耗非常低,另外,LPWAN对终端低成本有非常大的贡献。与2G、3G、LTE蜂窝无线技术形成对比,LPWAN只是窄带网络,不过大量的物联网设备并不需要传统蜂窝宽带网络所设计和提供的数据吞吐量。实际上, 根据James Brehm & Associates研究显示,大概86%的物联网设备每月仅产生不超过3M的流量

低功耗广域网络:加速物联网从“炒作”转向落地

当然,仍有不少物联网设备需要更大带宽,这些设备应该由高带宽无线解决方案来满足;但是,大多数传感器只需要周期性地发送几百比特的数据,更适合使用LPWAN。为了达到物联网未来的宏伟蓝图,我们需要机器和设备能够广泛地连接。

换句话说,本文中所说的物联网设备需要通过一个泛在的、专用于机器的无线网络来连接(就像我们当前的用于人与人之间语音和数据通信的蜂窝网络一样)。不论是传统的蜂窝网络还是LPWAN,一般都可以为物联网连接提供公共网络方案。多年来,2G网络承担着物联网设备连接的公共网络职责,不过,随着越来越多的运营商逐渐关闭2G网络(如AT&T宣布2016年底关闭2G网络服务),2 G网络并不是一个合适的物联网专用网。

2015年成为低功耗广域网络崛起之年

从多个角度来说,2015年都可以被认为是LPWAN元年,在2015年,三大低功耗广域网络玩家涌现出来: Ingenu、Sigfox和LoRa 。每家提供此类技术的公司拥有不同技术,但都在不同领域证明着自己的可行性。

低功耗广域网络:加速物联网从“炒作”转向落地

蜂窝网络玩家也加入LPWAN的行列,他们通过3GPP的工作来创建符合低功耗广域网络的标准(虽然已在媒体发布,实际上此前低功耗广域蜂窝网络方案并不完善,比如功耗测量比较棘手,因为它收到太多的干扰,因此蜂窝网络解决方案的功耗问题仍然不确定)。从其开始开发基于蜂窝网络技术的低功耗广域网络,这些供应商们就承认传统的蜂窝网络并不是物联网连接的合适技术。

现在比较明确的是,低功耗广域网络成为物联网蓝图必不可少的部分。分析师和无线通信运营商均承认低功耗广域网络将占据物联网连接的很大一部分份额。

具体的LPWAN连接数量并不是那么重要,我们知道这个数量一定超过数十亿级别。重要的是这些连接可以带来的丰富应用,真实有用、效率提升的应用是简单的、具有伸缩性并直接或间接改变我们生活的。

总结

一旦我们理解了物联网如何提升效率,我们就可以构建新的蓝图。一辆安装了简单传感器、无线连接方案和分析软件的汽车就可以实现运行费用的节约,这个简单的案例我们可以看到巨大的效率提升,传感器数据收集具有关键作用。低功耗广域网络让长时间电池寿命、广泛和深度的网络覆盖以及低成本模块得以实现,从而为此类效益提升服务。当蜂窝网络标准组织开始开发自己基于蜂窝技术的低功耗广域网络时,他们宣称低功耗广域网络是适合物联网的无线技术。

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