LPWAN é a realização mais concreta da internet das coisas por muitos anos após a internet. As coisas foram discutidas. Como os acadêmicos não são excessivamente complicados sobre vídeo, transmissão de dados, mensagens instantâneas, etc., os estudiosos estão otimistas sobre o crescimento de dispositivos IoT e prevêem que o número de dispositivos em rede será entre O acumulado de 28 bilhões em 2021, dos quais 15 bilhões são dispositivos da Internet da Costura. Em face dessa tendência, a indústria também é uma onda de crescente entusiasmo, na esperança de capturar rapidamente as oportunidades de negócios.
O campo das comunicações sem fio desenvolveu-se bastante rapidamente por duas décadas, desde o advento dos telefones celulares até o padrão de quinta geração agora em discussão, e antes do lançamento oficial do 5G, o LPWAN fornece o ímpeto para a indústria avançar. Como a tecnologia relacionada com LPWAN não é muito desafiadora, Muitas tecnologias de baixa potência e longo alcance estão chegando. De acordo com o Ericsson Mobility Report, haverá mais de 4 bilhões de dispositivos IoT capazes de LPWAN em 2023.
Atualmente, as tecnologias LPWAN que atraem a atenção são LoRa, Sigfox e NB-IoT, que podem ser amplamente classificadas em quatro campos principais: sistema de leitura inteligente de medidores, gerenciamento de estacionamento, rastreamento de ativos e monitoramento ambiental. A Tabela 1 lista vários casos de aplicativos relacionados com IoT usando a tecnologia LPWAN no mundo.
A tecnologia LoRa pertence à banda Unlicense com transmissão de dados abaixo de 1 GHz Com base na modulação linear do espectro espalhado Chirp Spread Spectrum (CSS), os terminais de diferentes seqüências espalhadas não interferem entre si com a mesma freqüência Os cenários de aplicação mudam e o modo de funcionamento do dispositivo terminal pode ser ajustado para três modos de transmissão diferentes da seguinte forma: Classe A, Classe B e Classe C para atender aos diferentes requisitos da aplicação.
A tecnologia Sigfox também é banda sem licença, a taxa de transferência mais baixa de apenas 100 bits / s, cada dispositivo só pode enviar um máximo de 140 mensagens por dia e cada carga útil (carga útil) até 12 bytes. Enquanto o dispositivo usando o Sigfox Radio Protocol, No sinal de frequência direta, a estação base receberá sua própria mensagem, o dispositivo (TX) e a estação base (RX) sem qualquer comunicação entre eles.
Por outro lado, a tecnologia NB-IoT pertence à faixa de licença e melhora muito o problema de colisão on-line causado pela tecnologia Internet da empresa LPWAN sob um grande número de layouts. Os modos de operação podem ser divididos em três tipos, o primeiro é o NB-IoT A operadora é independente da faixa de freqüência de operação LTE original (modo autônomo), a segunda é o modo Guard-Band que insere NB-IoT na faixa de proteção entre as operadoras LTE originais e a terceira É cortar a banda de freqüência portadora (Modo In-Band) para a operação NB-IoT na operadora LTE usada pelo operador.
Desafios de tecnologia de rede
LoRa, Sigfox e NB-IoT têm suas próprias vantagens. A seguir, uma descrição do status atual da tecnologia e explora os desafios de desenvolvimento que a LoRa representa para essas vantagens tecnológicas.
Fanfares LoRa
A LoRa é a tecnologia LPWAN mais suportada pela indústria e é liderada pela IBM e pela Cisco para formar a Aliança LoRa. Embora os fornecedores em todos os campos da aliança tenham diferentes tipos, a LoRa tem o objetivo comum de ser o principal fornecedor na era da Internet das Coisas. Desde a sua criação, a adesão cresceu rapidamente, alcançou 460. A LoRaWAN, especialmente por operadores de telecomunicações para apoiar, a Coréia do Sul, a SK Telecom, a França Orange, a China ZTE Telecom, etc., e a Ásia Pacific Telecom de Taiwan também são o Grupo Hon Hai, com o apoio de recursos, o estabelecimento de recursos ricos Hong rede para o campo LoRaWAN. Agora, mais de 120 cidades têm operação de rede e a rede Fu Hong em Taipei e Taipei, Taipei construiu 500 estações de base. No entanto, as empresas de chips da Aliança relacionaram-se com a parte mais fraca Porque a tecnologia de núcleo de rede LoRa está na posse da Semtech, fabricantes de chips para colaborar, geralmente com o chip Semtech com o chip de comunicação ou a introdução do módulo.
Pouso da praia Sigfox
A Sigfox, uma tecnologia pioneira do operador de rede francês Sigfox, é uma estratégia que a empresa iniciou para ampliar sua rede e conquistar o mercado mais rápido do que seus concorrentes. Atualmente, a Sigfox tem uma rede mundial de 32 Os países, no próximo ano, deverão concluir a construção básica de 60 países. A tecnologia de licença de IP upstream da Sigfox, combinada com o modo de integração vertical, desde a fabricação de hardware a montante até a construção de rede, a abordagem de serviço através de trem para atrair muitos fabricantes para se juntar à sua ecologia Existem 71 parceiros de fabricação de equipamentos, 49 fornecedores da plataforma IoT, 8 fornecedores de chips, 15 fabricantes de módulos, 30 provedores de serviços de software e design e 4 criadores / capitalistas de risco. Os fornecedores incluem Texas Instruments, STMicroelectronics, Silicon Labs, On-Semi, NXP, Ethertronics, Microchip e M2Comm.
O estacionamento inteligente é um dos pontos-chave na aplicação da tecnologia LPWAN. É previsível que esta aplicação em breve desencadeie uma onda de guerras de preços, e a vantagem de baixo custo da Sigfox, e a tecnologia é a mais simples, é possível chegar ao Terminal 2 em pouco tempo O objetivo do dólar é esperado para pegar um pouco do mercado. Por outro lado, o operador asiático da Sigfox, Yohane, que anunciou em outubro deste ano, taxas, taxa mensal entre NT 2 yuan a 22 yuan, tornando Taiwan um Sigfox O mercado mais barato do mundo é obrigado a desafiar LoRa.
NB-IoT pronto para ir
O NB-IoT é uma nova geração de tecnologia de comunicação sem fio da Internet de Coisas promovida pela 3GPP, uma organização internacional de padrões de telecomunicações. Não só possui maior taxa de transmissão de dados, mas também maior capacidade de transmissão de dados. Além disso, o NB-IoT possui uma melhor transmissão baseada em bandas de freqüência autorizadas Qualidade, e a tecnologia usa o design original da criptografia da rede celular, de modo que a transmissão da mensagem tem maior segurança. Embora o NB-IoT tenha completado este ano, o padrão, o lançamento comercial já no próximo ano, mas também não Pequenas empresas, como a Vodafone, uma operadora de telecomunicações do Reino Unido, têm a oportunidade de liderar o mercado LPWAN até 2018 e são rivais para a LoRa.
As aplicações de tecnologia de rede têm suas próprias vantagens
Com o crescimento contínuo das utilidades da IoT, como medidores de água, detectores de fumaça e tanques de combustível em cidades inteligentes, há uma demanda crescente por mais aplicações que requerem uma pequena quantidade de dados entre dispositivos e dispositivos para transmissão sem fio de longa distância. O escopo da aplicação será cada vez maior, mas a situação do aplicativo variará dependendo do local de construção.
LoRa é de baixo custo
A tecnologia LoRa é uma tecnologia de comunicação sem fio IoT sem licença com recursos de transmissão de longo alcance e de baixa potência, incluindo distâncias de transmissão cobrindo uma faixa de mais de 10 quilômetros e bateria embutida Pode ser mantido por mais de 10 anos de uso do tempo, o custo para a empresa instalar e implantar o custo é menor.
Somente ao adicionar centenas de estações base de comunicação sem fio LoRa às estações de base de telecomunicações 3G / 4G existentes, o gigante holandês da telecomunicação KPN criou com sucesso uma rede de sensores sem fio LoRa que cobre todo o país e, pelo menos, fornece iluminação rodoviária, Sinais de trânsito, alarmes de fumaça, gerenciamento de resíduos e rastreamento móvel 1,5 milhões de dispositivos IOT. Além disso, o maior operador de telecomunicações da Coréia do Sul, a Beijing Telecom também oferece serviços de negócios IOT de rede LoRa em Daegu. Mesmo Taipei, Nova York Outras cidades também gradualmente criam a rede LoRa para criar aplicativos IoT.
Atilze Digital anunciou a construção da primeira rede LoRa na Malásia até o final de abril de 2017 e o uso da tecnologia LoRaWAN para construir 25 LoRa Gateway, com mais de 300 milhões de componentes LoRa que deverão ser conectados à rede até 2020. Atilze Digital fornece redes In-Vehicle, Advanced Driving Assistance System (ADAS), Smart City, Smart Agriculture, Smart Home, etc. O serviço IoT SK Looper utilizou a tecnologia LoRa no sistema de gerenciamento de condução do veículo em setembro deste ano para relatar a situação de condução do veículo ao sistema. O LoRa da SK Telecom O sistema Internet of Things (IoT) integra as tecnologias LTE-M para fornecer serviços em medidores de potência, sistemas de rastreamento, sistemas de monitoramento, sistemas de segurança, fábricas e edifícios. A Figura 1 mostra a plataforma utilizada pela SK Telecom para rastrear sistemas. Conectado ao DCU através da tecnologia LPWA e controlado pela plataforma ThinkgPlug. Como mostrado na Figura 2, a plataforma ThinkPlug é alimentada pela tecnologia oneM2M que permite aos gerentes controlar componentes através da interface da Web. A LG Telecom também alavanca a tecnologia LoRa A Indonésia fornece sistemas de rastreamento de localização de veículos, medidores inteligentes, etc. A SK Telecom também espera oferecer na Índia até 2018 um contrato pelo ThingPlug IoT Ping da SK Telecom Conforme mostrado na Figura 3. A SK Telecom alavanca a plataforma LoRa IoT para fornecer serviços em sistemas de segurança, bem como fábricas inteligentes e edifícios inteligentes, como mostrado na Figura 3. Como mostrado, a SK Telecom utiliza um grande número de sensores em sistemas de segurança ou robôs de fábrica Através do Beacon enviado pelo componente do sensor para se comunicar com o componente LoRa para coletar as informações do sensor e usar a rede LoRa ou WiFi para transmitir a informação ao servidor de sistema SK Telecom. Através da plataforma EHS da SK Telecom Para monitorar o sistema.
Figura 1 A plataforma SK LoRa usada pela SK Telecom para rastrear o sistema
Fonte: site da SK Telecom
Figura 2 Fonte de dados da plataforma ThingPlug: site da SK Telecom
Figura 3 Plataforma LoRa da SK Telecom para Sistemas de Segurança e Fabs Inteligentes e Edifícios Inteligentes Fonte de Dados: site da SK Telecom
Além dos operadores tradicionais para os serviços LoRa, as soluções do sistema LoRa colocam no mercado muitos fabricantes, como mostrado na Figura 4, os fornecedores da cadeia de produtos LoRa podem fornecer produtos de chips de componentes LoRa e outros serviços.
Figura 4 Fonte de dados da cadeia de produtos da rede LoRa: site IDS
Embora o LoRa seja usado por muitos mais sistemas IoT em muitos sistemas IoT, existem prós e contras da utilização do LoRa, como mostrado na Figura 5. Como integrar de forma perfeita a rede LoRa com os ambientes de TI estabelecidos existentes Também é um problema que afeta a construção da rede LoRa LoRa como se combinar com o ambiente antigo e o futuro ambiente futuro, como gerenciar esses sistemas, como fornecer segurança do sistema também é um problema a ser resolvido, especialmente esses componentes IoT Por causa de seu baixo custo e complexidade, esses componentes LoRa IoT oferecem muito menos segurança do que os sistemas existentes de computador e telefonia móvel, devido à falta de mecanismos de segurança projetados para serem facilmente superados (DDoS), e os problemas de segurança serão piorados porque os sistemas LoRa serão construídos mais perto da vida do usuário em appliances inteligentes. Muitos vendedores estão usando sistemas LoRa para fornecer serviços de fábrica inteligentes, mas estão instalados em O sistema de sensores IoT da máquina é pirateado, haverá problemas de segurança da fábrica para considerar o sistema LoRa IoT devido ao baixo custo, baixo consumo de energia, transmissão de área ampla, componentes Com o uso a longo prazo (a vida mais de dez anos), etc., pode fornecer gerenciamento automatizado rápida de construção inteligente no início, mas após a implantação derivado de violações de segurança é um grande problema.
Figura 5 Análise de Risco para LoRaWAN Negócios e Dados de TI Fonte: Site da IDC
Sigfox deve ser monitorado extensivamente
O maior recurso da Sigfox é a baixa taxa de transmissão, ampla gama de transmissão, bastante adequada para o desenvolvimento de uma ampla gama de monitoramento ambiental, mas a tecnologia do limite diário de transmissão de dados, não pode transmitir mensagens complexas para o baixo fluxo de tráfego baseado em mensagens e baixo , Somente uma vez por hora, o retorno das aplicações, como medidores de água, contadores de eletricidade, luzes de rua e outros controles inteligentes, é adequado para a tecnologia Sigfox. No entanto, a Europa e os Estados Unidos e outros lugares em resposta à redução de carbono de poupança de energia, aumentaram a diferença máxima de preço, a freqüência de retorno será Até cada 15 minutos para retornar uma vez a freqüência de transmissão tão densa, a tecnologia Sigfox não pode pagar a operação e a construção da rede principal Sigfox são controladas pelo operador de rede francês Sigfox e enfatizou que um país em um operador, a mesma rede global , Até certo ponto também é um grande obstáculo para o desenvolvimento, porque menos suporte de telecomunicações, o Sigfox para entrar no mercado consumidor da Internet das Coisas provavelmente será mais difícil de atualizar.
NB-IoT assume a liderança
Com o espectro licenciado, a NB-IoT é assegurada de segurança e QoS de classe operadora e suporte para atualizações de rede ao vivo, o que certamente irá trazer o mercado para o mercado no menor período de tempo. A tecnologia NB-IoT é mais adequada para aplicativos que exigem transmissões freqüentes e têm curto Aplicativos de atraso de downlink (atraso de downlink).
No entanto, o custo de implantação do NB-IoT é maior do que o de outras tecnologias LPWAN, e seu custo de hardware é relativamente alto, e a vida útil da bateria é muito perdida e o dispositivo consome mais de cinco vezes o consumo de energia de um dispositivo LoRa e a maioria dos dispositivos IOT atuais são baseados em A transmissão de dados é usada, como medidores de água, sensores, etc. Portanto, mesmo que o NB-IoT comece a desenvolver aplicações comerciais, é difícil substituir os dispositivos LoRa. A tecnologia LoRa amadurece antes do NB-IoT por cerca de um a dois anos. Se isso não pode ser usado Dois anos de bom desenvolvimento, aproveite o melhor momento para abrir a lacuna, talvez você possa aproveitar a iniciativa e ocupar um lugar no mercado.
Cooperação técnica diversificada para compensar as deficiências do outro
O desenvolvimento de cidades inteligentes tem vindo a evoluir. No futuro próximo, como um parque de ciência e tecnologia com o centro econômico de Taiwan, é obrigado a importar tecnologias da Internet de Coisas para coletar dados de fábricas como temperatura, água e gás e realizar monitoramento ambiental Aumente a capacidade de produção para a fabricação inteligente. Embora a distância de transmissão de dados LoRa sem Sigfox longe, mas a largura de banda de transmissão relativamente alta, é a tecnologia de escolha. Com fabricação de bolacha de 10 metros, por exemplo, na fábrica para construir uma LoRaWAN fechado, o custo de construção e a dificuldade não são elevados. As empresas plantarão os dados coletados podem ser transmitidas através de uma ampla gama de redes NB-IoT ou da rede 4G LTE existente para a nuvem aberta ou nuvem privada, Integrará dados de vários locais da planta para uma análise conjunta, assim como Olivier Hersent, fundador do padrão LoRa, colocá-lo: LoRa e NB-IoT não têm rivalidade, mas evoluirão para uma parceria como Wi-Fi e LTE, No entanto, a LoRa também possui uma integração perfeita das redes LoRa com os ambientes de TI existentes e como esses sistemas podem ser gerenciados e como fornecer segurança do sistema. O problema, especialmente se o dispositivo de coisas, na ausência de desenho de mecanismos de segurança, mais propensos a desenvolver sérios problemas de segurança da informação.