发布日期:2022-05-25 点击率:28
Area Network,LPWAN)的是一种无线通信广域网络,用于物联网中“物”间的低速率远距离的通信,例如电池供电的传感器。低功耗广域网功耗低、数据速率低,而无线广域网(wireless WAN)数据流量大、能源消耗大,两者使用目的也不相同。一般地,LPWAN数据速率范围从0.3kbit/s到50kbit/s。LPWAN可以创建私有无线传感器网络,自己建设网络基础设施,但也可能是由第三方提供服务或基础设施,传感器用户无需投资网关技术就可以部署。
从以下几个方面,了解一下LPWA技术:
低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)的是一种无线通信广域网络,用于物联网中“物”间的低速率远距离的通信,例如电池供电的传感器。低功耗广域网功耗低、数据速率低,而无线广域网(wireless WAN)数据流量大、能源消耗大,两者使用目的也不相同。一般地,LPWAN数据速率范围从0.3kbit/s到50kbit/s。LPWAN可以创建私有无线传感器网络,自己建设网络基础设施,但也可能是由第三方提供服务或基础设施,传感器用户无需投资网关技术就可以部署。
从以下几个方面,了解一下LPWA技术:
近距离和远距离 - 传统的物联网技术,如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等都属于近距离的无线技术,一般可以组成一个近距离的小无线局域网,连接设备和部署的规模有限。LPWA技术无线传输距离都比较远,一般几公里,甚者几十公里范围,连接设备的数量多,应用部署的规模大。无线远距离的通信使得大规模低成本的设备组网应用成为可能。中心化和边缘化 - LPWA技术多是通过传感终端远距离通信,并通过网关或基站连接到云端或互联网,提供数据服务。这是一种中心化的计算方式,LPWA传感终端负责数据的采集与传输,数据都上传集中到云端处理。聚少成多,到云端的小数据聚集起来就成了大数据,通过对数据的挖掘和分析,可以提供基于数据的决策。当越来越多的小数据都涌上云端的时候,大量的低数据速率传输数据也会对带宽和云计算提出了一定的要求,是不是所有的数据都需要上传到云端?于是就有了边缘计算,数据在本地进行采集、处理、存储、计算等,然后再与中心或互联网连接。广域窄带和广域宽带 - LPWA技术数据速率低、传输的数据量小、传输距离远,属于广域窄带。LPWA技术主要是面向物联网的基于小数据的应用需求。有广域窄带就有广域宽带,如3G/4G等蜂窝技术,是基于语音、视频、上网等需求,对传输速率和带宽要求比较高。融合与独立 - LPWA无线技术可以在前端独立组网,组成一个小无线网络。LPWA并非独立于互联网之外,其仍然需要通过网关或基站利用现有的互联网入口接入云端,互联网的入口如3G、4G、NB-IoT、Wi-Fi、以太网等。LPWA应用中也融合了各种不同的技术,可以满足不同的应用需求。另外,Wi-Fi、BLE、Zigbee等无线技术多是小范围的部署,网络规模一般不大。而LPWAN规模化的网络部署也使得物联网的运营成为了现实的可能,可以组成一个区域网络、或者城域网络,乃至一个全国性网络。
LPWAN 技术特点
LPWAN的主要技术特点概况如下:
低功耗 - LPWAN多为电池供电,电池寿命时间长,可长达10年远距离 - 覆盖范围广,开放平坦的地方,5-40公里吞吐量 - 一般地,每秒钟几百个字节,或者更少低数据速率 - 占用较小的带宽,传输少量的数据,通信频次低。一般几百bps到几十Kbps传输时延 - 时延不是LPWAN技术的基本要求,一般地,物联网应用对数据的时延不敏感,数据传输的实时性不高低成本 - 由于规模化部署,需要低成本的连接成本,一般地LPWAN芯片成本小于2美金网关或基站 - 覆盖范围大,LPWAN网关或基站数量也少,一个网关或基站可以服务成千上万的设备地域覆盖 - 一般在偏远和农村地区也有良好的覆盖范围。建筑内和地面的信号穿透力强(如抄表)网络拓扑结构 - 多以星型拓扑为主,也有辅助以MESH网络
用下面几张图说明一下LPWA的特点:
根据无线带宽和距离,不同的无线技术涵盖不同的应用。低带宽需求的远距离应用典型地应用于物联网和M2M场景。
与其他无线技术相比,IoT和M2M应用对LPWAN技术有一些特别的要求,下面是LPWA技术与其他无线技术的比较:
下图按照距离将无线技术分组比较:
图片来自Keysight
LPWAN的主要应用
IHS将LPWAN应用分成了五类:智慧工业(Smart Industry)、智慧公共事业(Smart Utilities)、智慧城市(Smart Cities)、智慧建筑(Smart Buildings)及其他应用(Other applications)。
智慧工业 - 包括资产跟踪、资产过程自动化、 离散自动化、 环境监测、 工业照明、 商业安全、 基础设施监测、 水管理和其他各种应用等等。智慧公共事业 - 包括水电煤气的智能化管理,这部分最主要是是智能计量。智慧城市 - 包括与市政资源和服务的管理相关的应用。如街道照明、垃圾管理、停车管理、环境监测、交通监测、应急管理和公共交通管理。智慧建筑 - 智能建筑涉及建筑自动化,包括暖通空调(采暖、通风、空调)、能源管理、安全、照明和房间自动化等相关的应用。
目前在国内,LPWAN主要应用在水表、气表抄表上。这也符合LPWAN的应用特点,表计接入量大、数据量少、电池供电多年,适合做规模化网络部署。随着工业、城市、建筑等应用需求的发展,也会带来更大范围的LPWAN应用。
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