LPWAN - это наиболее конкретная реализация Интернета Вещей в течение многих лет после того, как об Интернете говорили о вещах. Поскольку ученые не слишком усложняют требования к видео, передаче данных, обмену мгновенными сообщениями и т. Д., Ученые с оптимизмом смотрят на рост количества устройств IoT и прогнозируют, что количество сетевых устройств будет находиться между Совокупный 28 млрд. В 2021 году, из которых 15 млрд - это Интернет из вещей. В условиях этой тенденции отрасль также является волной растущего энтузиазма, надеясь быстро захватить возможности бизнеса.
Область беспроводных коммуникаций развивается довольно быстро в течение двух десятилетий с момента появления мобильных телефонов до стандарта пятого поколения, который сейчас обсуждается, и до официального запуска 5G LPWAN дает толчок для продвижения отрасли. Поскольку технология, связанная с LPWAN, не является сложной задачей, В настоящее время внедряются многие технологии с низким энергопотреблением и дальним транспортом. Согласно отчету Ericsson Mobility Report, в 2023 году будет установлено более 4 миллиардов устройств IoT, способных к LPWAN.
В настоящее время технологии LPWAN привлекают внимание: LoRa, Sigfox и NB-IoT, которые можно в целом классифицировать на четыре основные области: интеллектуальная система считывания счетчиков, управление парковкой, отслеживание активов и мониторинг окружающей среды. В таблице 1 перечислены некоторые случаи приложений, связанных с IoT, с использованием технологии LPWAN в мире.
Технология LoRa относится к Unlicense Band с передачей данных ниже 1 ГГц. Основываясь на линейной модуляции с расширенным спектром спектрального спектра Chirp Spread Spectrum (CSS), терминалы разных разбросанных последовательностей не мешают друг другу на той же частоте Сценарии приложений изменяются, и рабочий режим терминального устройства можно настроить на три различных режима передачи следующим образом: Class A, Class B и Class C для удовлетворения различных требований приложения.
Технология Sigfox также является нелицензионным диапазоном, самая низкая скорость передачи всего 100 бит / с, каждое устройство может отправлять только до 140 сообщений в день, а каждая полезная нагрузка (полезная нагрузка) сообщений до 12 байтов. Пока устройство использует протокол Sigfox Radio Protocol, В правильном частотном сигнале базовая станция будет получать свое собственное сообщение, устройство (TX) и базовую станцию (RX) без какой-либо связи между ними.
С другой стороны, технология NB-IoT относится к лицензионному диапазону и значительно улучшает проблему онлайн-столкновений, вызванную технологией Internet of Things в среде LPWAN при большом количестве макетов. Режимы работы можно разделить на три типа: первый - NB-IoT Носитель не зависит от первоначальной рабочей частоты LTE (Stand-Alone Mode), второй - режим Guard-Band, который вставляет NB-IoT в защитную полосу между оригинальными несущими LTE, а третий Это сокращение полосы несущей частоты (In-Band Mode) для работы NB-IoT на несущей LTE, используемой оператором.
Проблемы в области сетевых технологий
LoRa, Sigfox и NB-IoT имеют свои преимущества. Ниже приведено описание текущего состояния технологии и рассматриваются проблемы развития, которые LoRa создает для этих технологических преимуществ.
Лора-фанфары
LoRa - самая поддерживаемая в отрасли технология LPWAN, которую возглавляют IBM и Cisco для создания LoRa Alliance. Хотя производители во всех областях альянса имеют разные типы, LoRa имеет общую цель стать ведущим поставщиком в Интернете эпохи Things. С момента своего создания членство быстро растет, достигло 460. LoRaWAN, в частности, операторами телекоммуникаций для поддержки, Южная Корея SK Telecom, France Orange, China ZTE Telecom и т. Д., А также Тайваньская компания Asia Pacific Telecom также является группой Hon Hai, при поддержке ресурсов, созданием богатых Hong в поле LoRaWAN. Теперь у более чем 120 городов есть сеть, а сеть Fu Hong в Тайбэе и Тайбэе, Тайбэй построил 500 базовых станций. Однако, чип-компании Alliance связаны с более слабой частью , Поскольку сетевая сетевая технология LoRa принадлежит Semtech, разработчикам чипов для совместной работы, как правило, с чипом Semtech с коммуникационным чипом или внедрением модуля.
Посадка пляжа Сигфод
Sigfox, технология, впервые внедренная французским сетевым оператором Sigfox, представляет собой стратегию, которую стартап занял, чтобы расширить свою сеть и выйти на рынок быстрее, чем любой другой конкурент. В настоящее время Sigfox имеет всемирную сеть из 32 Ожидается, что страны в следующем году завершат базовое строительство в 60 странах. Технология Sigfox upstream IP license free, в сочетании с режимом вертикальной интеграции, от производства оборудования до производства до построения сети, предоставления услуг по сквозным подходам, чтобы привлечь многих производителей для присоединения к своей экологии Есть 71 партнер по производству оборудования, 49 поставщиков платформы IoT, 8 поставщиков чипов, 15 производителей модулей, 30 поставщиков программного обеспечения и дизайна, а также 4 заводчика / венчурного капиталиста. Поставщики включают Texas Instruments, STMicroelectronics, Silicon Labs, On-Semi, NXP, Ethertronics, Microchip и M2Comm.
Интеллектуальная парковка является одним из ключевых моментов в применении технологии LPWAN. Предвидимо, что это приложение скоро начнет волну ценовых войн, а недорогое преимущество Sigfox, а технология будет самой простой, можно быстро добраться до Терминала 2 за короткое время Ожидается, что цель доллара захватит часть рынка. С другой стороны, азиатский оператор Sihfox Yohane, чем объявил в октябре этого года, сборы, ежемесячная плата между NT 2 юаней до 22 юаней, что делает Тайвань Sigfox Самый дешевый рынок в мире обязательно бросит вызов LoRa.
NB-IoT готов к работе
NB-IoT - это новое поколение технологий беспроводной связи Internet of Things, продвигаемое 3GPP, международной организацией стандартов телекоммуникаций, которая не только имеет более высокую скорость передачи данных, но и большую пропускную способность передачи данных. Кроме того, NB-IoT имеет лучшую передачу на основе разрешенных полос частот Качество и технология используют оригинальный дизайн шифрования сотовой сети, поэтому передача сообщения имеет более высокую безопасность. Несмотря на то, что NB-IoT завершен в этом году, стандартная формулировка, коммерческий запуск уже в следующем году, но также не Меньшие компании, такие как Vodafone, британский оператор связи, имеют возможность возглавить рынок LPWAN к 2018 году и являются конкурентами LoRa.
Приложения для сетевых технологий имеют свои преимущества
Благодаря постоянному росту коммунальных услуг IoT, таких как счетчики воды, дымовые извещатели и топливные баки в умных городах, растет спрос на большее количество приложений, требующих небольшого объема данных между устройствами и устройствами для беспроводной передачи данных на большие расстояния. Объем применения будет расширяться, но ситуация с приложениями будет зависеть от места строительства.
LoRa - низкая стоимость
Технология LoRa - это беспроволочная технология беспроводной связи IoT с передачей на большие расстояния и малой мощностью, включая расстояния передачи, охватывающие диапазон более 10 километров, и встроенную батарею Может поддерживаться более 10 лет использования времени, стоимость для установки и развертывания затрат ниже.
Только добавив сотни базовых станций беспроводной связи LoRa к существующим телекоммуникационным базовым станциям 3G / 4G, голландский телекоммуникационный гигант KPN успешно построил беспроводную сенсорную сеть LoRa, которая охватывает всю страну и, по крайней мере, обеспечивает дорожное освещение, Знаки дорожного движения, сигнализация дыма, управление отходами и мобильное отслеживание используют 1,5 миллиона устройств IoT. Кроме того, крупнейший телекоммуникационный оператор Южной Кореи, Beijing Telecom также предоставляет сетевые коммерческие услуги IoT LoRa в Тэгу. Даже Тайбэй, Нью-Йорк Другие города также постепенно создают сеть LoRa для создания приложений IoT.
Atilze Digital объявила о строительстве первой сети LoRa в Малайзии к концу апреля 2017 года и использовании технологии LoRaWAN для строительства 25 LoRa Gateway, при этом к 2020 году ожидается подключение более 300 миллионов компонентов LoRa к сети. Atilze Digital обеспечивает сетевое взаимодействие (ADAS), Smart City, Smart Agriculture, Smart Home и т. Д. Служба IoT SK Looper использовала технологию LoRa в системе управления автомобилем в сентябре этого года, чтобы сообщить об управлении автомобилем в систему. LoRa компании SK Telecom Система Internet of Things (IoT) объединяет технологии LTE-M для предоставления услуг в измерителях мощности, системах слежения, системах мониторинга, системах безопасности, фабриках и зданиях. На рисунке 1 показана платформа, используемая SK Telecom для отслеживания систем. Подключается к DCU через технологию LPWA и контролируется платформой ThinkgPlug. Как показано на рисунке 2, платформа ThinkPlug оснащена технологией oneM2M, которая позволяет менеджерам управлять компонентами через веб-интерфейс. LK Telecom также использует технологию LoRa в Индонезия предоставляет системы отслеживания местоположения транспортных средств, интеллектуальные счетчики и т. Д. SK Telecom также планирует предложить в Индии к 2018 году контракт с ThingPlug IoT Ping от SK Telecom Как показано на рисунке 3. SK Telecom использует платформу LoRa IoT для предоставления услуг в системах безопасности, а также интеллектуальных заводов и интеллектуальных зданий, как показано на рисунке 3. Как показано, SK Telecom использует большое количество датчиков в системах безопасности или заводских роботах , Через маяк, отправленный компонентом датчика, для связи с компонентом LoRa для сбора информации о датчике и использования сети LoRa или Wi-Fi для передачи информации на серверный сервер SK Telecom. Через платформу EHS SK Telecom Для мониторинга системы.
Рисунок 1 Платформа SK LoRa, используемая SK Telecom для отслеживания системы
Источник: веб-сайт SK Telecom
Рисунок 2 Источник данных платформы ThingPlug: веб-сайт SK Telecom
Рисунок 3 Платформа LoRa SK Telecom для систем безопасности и смарт-Fab и интеллектуальных зданий Источник данных: SK Telecom Website
В дополнение к традиционным операторам для сервисов LoRa, системные решения LoRa вывели на рынок множество производителей, как показано на рисунке 4, поставщики продуктов LoRa могут поставлять чистые продукты LoRa и другие сервисы.
Рисунок 4 Источник данных сети продуктов LoRa: веб-сайт IDS
Хотя LoRa используется многими другими системами IoT на многих системах IoT, есть плюсы и минусы использования LoRa, как показано на рисунке 5. Как легко интегрировать сеть LoRa с существующими ИТ-средами Также проблема, связанная с построением сети LoRa LoRa, как сочетаться со старой средой и будущей новой средой, как управлять этими системами, как обеспечить безопасность системы, также является проблемой, которая должна быть решена, особенно эти компоненты IoT Из-за низкой стоимости и сложности эти компоненты LoRa IoT обеспечивают гораздо меньшую безопасность, чем существующие компьютеры и системы телефонной трубки обеспечивают из-за отсутствия механизмов безопасности, которые могут быть легко перегружены (DDoS), и проблемы с безопасностью будут ухудшаться, поскольку системы LoRa будут построены ближе к жизни пользователя на интеллектуальных устройствах. Многие поставщики используют системы LoRa для предоставления интеллектуальных фабричных услуг, но они установлены на Система датчика IoT машины взломана, будут проблемы с производственной безопасностью, чтобы рассмотреть систему LoRa IoT из-за низкой стоимости, низкого потребления энергии, широкополосной передачи, компонентов При длительном применении (более десяти лет жизнь) и т.д., может обеспечить быстрое автоматическое управление интеллектуальными строить в самом начале, но после развертывания, полученного от нарушений безопасности является большой проблемой.
Рисунок 5 Анализ риска для LoRaWAN Business and IT Источник данных: сайт IDC
Sigfox следует внимательно отслеживать
Самая большая функция Sigfox - низкая скорость передачи данных, широкий диапазон передачи, вполне подходящий для разработки широкого спектра мониторинга окружающей среды, но технология ежедневного ограничения передачи данных не может передавать сложные сообщения в базовую, основанную на сообщениях, низкую отдачу от трафика , Только один раз в час возврат заявок, таких как счетчики воды, счетчики электроэнергии, уличные фонари и другое интеллектуальное управление, подходит для технологии Sigfox. Однако Европа и Соединенные Штаты и другие места в ответ на энергосберегающее сокращение выбросов углерода имеют пиковые разницы в цене, частота возврата будет До каждых 15 минут, чтобы вернуть такую плотную частоту передачи, технология Sigfox не может позволить себе операцию, и строительство базовой сети Sigfox контролируется французским сетевым оператором Sigfox, и подчеркнул, что одна страна в операторе, одна и та же глобальная сеть , В какой-то степени также является серьезным препятствием для развития, потому что меньше телекоммуникационной поддержки, Sigfox для выхода на потребительский рынок для Интернета Things, скорее всего, будет сложнее модернизировать.
NB-IoT лидирует
Благодаря лицензированному спектру NB-IoT гарантированно обеспечивает безопасность и QoS операторского класса, а также поддерживает обновление сети в реальном времени, что, несомненно, выведет рынок на рынок в кратчайшие сроки. Технология NB-IoT лучше всего подходит для приложений, требующих частых передач и коротких Задержки задержки нисходящей линии связи (Downlink Delay).
Однако затраты на развертывание NB-IoT выше, чем у других технологий LPWAN, а стоимость его оборудования относительно высока, а время автономной работы значительно потеряно, и устройство потребляет более чем в пять раз больше потребляемой мощности устройства LoRa, а большинство современных устройств ввода-вывода основаны на Передача данных используется, например, счетчики воды, датчики и т. Д. Поэтому, даже если NB-IoT начинает разрабатывать коммерческие приложения, трудно заменить устройства LoRa. Технология LoRa созревает перед NB-IoT в течение примерно одного-двух лет. Если это невозможно использовать Два года хорошего развития, понять лучшее время, чтобы открыть пробел, возможно, вы можете воспользоваться инициативой и занять место на рынке.
Различное техническое сотрудничество для восполнения недостатков друг друга
Развитие интеллектуальных городов идет полным ходом. В ближайшем будущем, как научно-технологический парк с экономическим центром Тайваня, он должен импортировать технологии из Интернета вещей для сбора данных с таких предприятий, как температура, вода и газ, а также осуществлять мониторинг окружающей среды Увеличьте производственные мощности для интеллектуального производства Хотя расстояние передачи данных LoRa без Sigfox далеко, но относительно высокая пропускная способность передачи, - это технология выбора. С 10-метровой пластинкой fab, например, на заводе, чтобы построить Замкнутый LoRaWAN, стоимость строительства и трудности невелики. Предприятия будут собирать собранные данные, которые могут быть переданы через более широкий диапазон сети NB-IoT или существующей сети 4G LTE в открытое облако или частное облако, Интегрирует данные из нескольких заводов для объединенного анализа, так же как и основатель стандарта LoRa Оливье Херсент: LoRa и NB-IoT не имеют соперничества, но будут развиваться в партнерские отношения, такие как Wi-Fi и LTE, Тем не менее, LoRa также имеет бесшовную интеграцию сетей LoRa с существующими ИТ-средами и то, как эти системы могут управляться и как обеспечить безопасность системы. Проблема, особенно если устройство вещей в отсутствие конструкции механизма безопасности, более склонны к развитию серьезных проблем информационной безопасности.