物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 可能比我們一生中的任何其他技術(shù)發(fā)展都代表著更多的創(chuàng)新和變化。通過(guò)為世界配備低成本傳感器，消費(fèi)者、企業(yè)、城市和整個(gè)國(guó)家都有機(jī)會(huì)通過(guò)提供真實(shí)數(shù)據(jù)來(lái)改變結(jié)果、市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)，從而改變創(chuàng)造價(jià)值的方式。

隨著技術(shù)進(jìn)步和如此重要的市場(chǎng)機(jī)遇，物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的主要挑戰(zhàn)之一是如何最好地收集、傳輸、過(guò)濾和使用將生成的大量原始數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用于不同的需求商業(yè)、工業(yè)和民用物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。面對(duì)這一關(guān)鍵的基礎(chǔ)性任務(wù)，決策者應(yīng)該首先問(wèn)自己一個(gè)基本問(wèn)題：收集和傳輸比我需要的更詳細(xì)的數(shù)據(jù)是否值得花錢？

如果答案是否定的，那么您應(yīng)該考慮為您的物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃使用低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN）。

連接物聯(lián)網(wǎng)

LPWAN 的出現(xiàn)從根本上改變了物聯(lián)網(wǎng)的格局。LPWAN 專為需要每小時(shí)發(fā)送和接收少量數(shù)據(jù)的傳感器和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)幾次，或者可能每天只發(fā)送一次。通過(guò)僅收集和傳輸優(yōu)化特定應(yīng)用程序或操作所需的數(shù)據(jù)，LPWAN 提供了其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的價(jià)值，包括：

大幅降低資本和運(yùn)營(yíng)成本

部署使用壽命超過(guò) 10 年的傳感器解決方案的能力

使用少量網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)線覆蓋

加快終端解決方案部署的上市時(shí)間

基于 LPWA 的解決方案的市場(chǎng)機(jī)會(huì)正在迅速涌現(xiàn)并且非常重要。由于 LPWA 技術(shù)的獨(dú)特特性，預(yù)計(jì)到 2021 年底將有 500 億臺(tái)設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)，預(yù)計(jì)其中 60% 以上的設(shè)備將與 LPWAN 連接。

LPWA 通信：標(biāo)準(zhǔn)、差異化和部署模型

高成本、高功能蜂窩和低成本、本地化 Wi-Fi 和藍(lán)牙連接所留下的差距將由公共 LPWAN 主導(dǎo)，毫不奇怪，LoRaWAN 憑借其領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng) LPWA 通信技術(shù)脫穎而出。開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

LoRa 網(wǎng)絡(luò)是使用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的，它提供了廣泛的供應(yīng)商社區(qū)來(lái)支持應(yīng)用程序——這是推動(dòng)采用任何成功的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要方面。這種開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)有助于克服市場(chǎng)對(duì)新技術(shù)的自然抵制，而技術(shù)優(yōu)勢(shì)使 LoRaWAN 能夠解決比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和競(jìng)爭(zhēng) LPWA 解決方案更多的用例（圖 1）。

例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)是為滿足智能手機(jī)用戶的需求而構(gòu)建的，可提供更快的連接以支持更多數(shù)據(jù)。雖然搭載現(xiàn)有蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的想法可能看起來(lái)很有吸引力，但對(duì)于大多數(shù)工業(yè)和商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，跟上蜂窩技術(shù)發(fā)展的代價(jià)是沒(méi)有意義的。Wi-Fi、ZigBee 和藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)也可用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，但這些傳統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)是短距離、低功耗通信能力，因此將它們的使用限制在有限的覆蓋范圍內(nèi)。與專有 LPWA 網(wǎng)絡(luò)相比，支持 LoRaWAN 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)可促進(jìn)無(wú)與倫比的業(yè)務(wù)連續(xù)性并提供極大的靈活性。

除了 LoRaWAN 作為開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)之外，該架構(gòu)還提供了關(guān)鍵的安全性、可靠性和可擴(kuò)展性優(yōu)勢(shì)。LoRaWAN 協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)將端到端安全性作為架構(gòu)的基本元素。終端節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信使用 AES-128 加密進(jìn)行保護(hù)。這種終端節(jié)點(diǎn)“類似 VPN”的服務(wù)可確保敏感應(yīng)用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)完整性和安全性。

以極具成本效益的方式部署冗余網(wǎng)關(guān)的能力支持網(wǎng)絡(luò)可靠性，從而在發(fā)生局部中斷時(shí)最大限度地減少通信中斷。此外，終端節(jié)點(diǎn)能夠比要求更頻繁地發(fā)送讀數(shù)，并且可以重新發(fā)送消息以增加接收結(jié)果。也可以發(fā)送需要確認(rèn)的消息，以確保實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果。

可擴(kuò)展性是任何商業(yè)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT） 解決方案部署的關(guān)鍵。通過(guò) LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)提供的覆蓋范圍可以很容易地針對(duì)所需的應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。市售的宏蜂窩網(wǎng)關(guān)為每個(gè)網(wǎng)關(guān)的數(shù)萬(wàn)臺(tái)設(shè)備提供 10-20 英里的無(wú)線覆蓋和連接，而微蜂窩網(wǎng)關(guān)為每個(gè)網(wǎng)關(guān)提供 1-2 英里的覆蓋范圍和數(shù)百臺(tái)設(shè)備。通過(guò)靈活且可擴(kuò)展的部署選項(xiàng)，LoRaWAN 提供了跨農(nóng)業(yè)、供應(yīng)鏈、資產(chǎn)跟蹤、智慧城市和其他要求苛刻的市場(chǎng)和用例的各種監(jiān)控應(yīng)用程序所需的覆蓋范圍和可擴(kuò)展性。較小的 Pico Cell 網(wǎng)關(guān)旨在支持住宅或商業(yè)應(yīng)用，并為每個(gè)網(wǎng)關(guān)提供數(shù)十個(gè)設(shè)備的覆蓋范圍。

應(yīng)用程序和用例

LPWAN 在連接一系列需要低功耗、低成本和長(zhǎng)電池壽命等特性的設(shè)備方面發(fā)揮著重要作用。如上所述，這些網(wǎng)絡(luò)非常適合各種行業(yè)，例如農(nóng)業(yè)、公用事業(yè)、石油和天然氣以及智能建筑/智能城市，并涵蓋蜂窩和短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一系列應(yīng)用和部署場(chǎng)景不適合。

LPWAN 解決方案的另一個(gè)有趣方面是能夠以經(jīng)濟(jì)高效的方式支持組件和系統(tǒng)的高效運(yùn)行，從而帶來(lái)對(duì)資源節(jié)約、減少浪費(fèi)、安全和安保產(chǎn)生巨大影響的機(jī)會(huì)。例如，廢物管理在許多國(guó)家對(duì)生態(tài)可持續(xù)性的重要性日益增加。LPWAN 解決方案可以幫助簡(jiǎn)化收集過(guò)程（即僅在裝滿時(shí)收集箱）、路線優(yōu)化和資源規(guī)劃。LPWAN 智能計(jì)量和資源管理解決方案代表了理解上游和下游運(yùn)營(yíng)各個(gè)層面的能源消耗和節(jié)約的范式轉(zhuǎn)變。此外，支持建筑物所有組件和系統(tǒng)的高效運(yùn)行，例如照明、安全和安保、應(yīng)急系統(tǒng)、HVAC、

伙伴關(guān)系、聯(lián)盟和協(xié)作戰(zhàn)略是行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者為實(shí)現(xiàn) LPWAN 市場(chǎng)增長(zhǎng)而采用的方法。2015 年 3 月，LoRa 聯(lián)盟成立為非營(yíng)利組織，以維護(hù)和推進(jìn) LoRaWAN 規(guī)范。從那時(shí)起，LoRa-Alliance 的創(chuàng)始成員已從 20 名發(fā)展到今天的 400 多名。LoRaWAN 規(guī)范為終端設(shè)備和支持它們的網(wǎng)絡(luò)的操作提供了一個(gè)開(kāi)放、安全的協(xié)議定義。規(guī)范和 LoRa 聯(lián)盟的開(kāi)放性培育了一個(gè)不斷增長(zhǎng)的技術(shù)和解決方案提供商生態(tài)系統(tǒng)，為全球物聯(lián)網(wǎng)部署帶來(lái)了建設(shè)動(dòng)力。

審核編輯：郭婷