【導(dǎo)讀】最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展帶動了“低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)”的興起，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計。在無線通信技術(shù)已經(jīng)站到物聯(lián)網(wǎng)連接領(lǐng)域的中心時，LPWA網(wǎng)絡(luò)將成為物聯(lián)網(wǎng)全新的、顛覆性的網(wǎng)絡(luò)，未來數(shù)十億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接中，LPWA技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最深遠的趨勢之一。
如果您比較關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)圈的話，想必已經(jīng)對“LPWA ”這一名詞有所耳聞。即使從沒見過這一小串字母，也應(yīng)該在科技媒體上掃見過 LoRa 、 SigFox 這些技術(shù)關(guān)鍵字、或已聽說了最近老上頭條的華為在剛剛結(jié)束的 2015 全球移動寬帶論壇上發(fā)布了叫 NB-IOT 的東東。
對，LoRa 、SigFox 、NB-IOT 這些都屬于“ LPWA ”。那么，“ LPWA ”到底是個啥?
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)林立，為何又出現(xiàn)一個 LPWA ?
“ LPWA ”的興起，得益于最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。大家知道，萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)是利用通信技術(shù)把人與物、物與物連接，我們比較熟悉的通信技術(shù)包括 WIFI 、藍牙、ZigBee 等短距離無線通信技術(shù)和 2G 、 3G 、 4G/LTE 等移動蜂窩通信技術(shù)(在此暫不討論工業(yè)總線、以太網(wǎng)、光纖等有線通信技術(shù))。
短距離通信技術(shù)一般用于智能家居、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等局域網(wǎng)通信場景，其優(yōu)勢是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢也很明顯 --- 傳輸距離短(一般幾十米以內(nèi))。而隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增多、設(shè)備的類型及應(yīng)用場景更加豐富，越來越多的設(shè)備需要廣范圍、遠距離的連接，如遠程控制、物流追蹤等。你會問，不是還有移動蜂窩通信技術(shù)嗎?
的確，目前全球電信運營商已經(jīng)構(gòu)建了覆蓋全球的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)，我們驕傲的華為公司已經(jīng)讓喜馬拉雅山上都有了手機信號。而且現(xiàn)在的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)除了主要滿足我們?nèi)伺c人間打電話、發(fā)短信、刷朋友圈(接入互聯(lián)網(wǎng))以外，也越來越多的開始承載如遠程抄表、車聯(lián)網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。然而 2G 、 3G 、 4G 等蜂窩網(wǎng)絡(luò)雖然覆蓋距離廣，但基于移動蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有功耗大、成本高等劣勢。當初設(shè)計移動蜂窩通信技術(shù)主要是用于人與人的通信。根據(jù)權(quán)威的分析報告，當前全球真正承載在移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)上的物與物的連接僅占連接總數(shù)的 6% 。如此低的比重，主要原因在于當前移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的承載能力不足以支撐物與物的連接。
因此，為滿足越來越多遠距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接需求， LPWA 應(yīng)運而生。 LPWAN( Low Power Wide Area Network )，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計。正如短距離無線網(wǎng)絡(luò)包含 WIFI 、藍牙、 ZigBee等多種技術(shù)， LPWA 也包含多種技術(shù)，如 LoRa 、 Sigfox 、 Weightles 和 NB-IoT等。由于是“廣域”網(wǎng)絡(luò)，因此必然會涉及網(wǎng)絡(luò)運營。所以 LPWA 網(wǎng)絡(luò)一般是由電信運營商或?qū)ｉT的物聯(lián)網(wǎng)運營商部署，由于 LPWA 網(wǎng)絡(luò)連接的基本都是“物”，因此通常也叫“物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)”。
為何選擇 LPWA ?
LPWA 有“遠距離通信”、“低速率數(shù)據(jù)傳輸”和“功耗低”三大特點，因此非常適合那些遠距離傳輸、通信數(shù)據(jù)量很少、需電池供電長久運行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常只需要傳輸很少量的數(shù)據(jù)，如工業(yè)生產(chǎn)車間中控制開關(guān)的傳感器，只有當開關(guān)異常時才會產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而這些設(shè)備一般耗電量很小，通過電池供電就可工作很久。
LPWA 最適合兩類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：一類是位置固定的、密度相對集中的場景，如樓宇里面的智能水表、倉儲管理或其他設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，雖然現(xiàn)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于這些領(lǐng)域，但信號穿透問題一直是其短板;另一類是長距離的，需要電池供電的應(yīng)用，如智能停車、資產(chǎn)追蹤和地質(zhì)水文監(jiān)測等，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用，但無法解決高功耗問題。
對于部署物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)來說，選擇 LPWA 的一個重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居應(yīng)用、智能硬件的主流通信技術(shù)是 WIFI ，因為 WIFI 的模塊成本比較低，有些有“互聯(lián)網(wǎng)思維”的模塊提供商已經(jīng)將 WIFI 模塊的價格降到了 10 元以內(nèi)。但支持 WIFI 的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常還需無線路由器或無線 AP 做網(wǎng)絡(luò)接入、或只能做局域網(wǎng)通信。而如果選擇蜂窩通信技術(shù)，對于企業(yè)來說部署成本太高，國產(chǎn)最普通的 2G 通信模塊也要 30RMB 起，而 4G 通信模塊則要 200RMB 起。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，雖然國內(nèi)已經(jīng)如雨后春筍般出現(xiàn)了一堆做蜂窩通信模塊的廠商，但穩(wěn)定性方面、加上現(xiàn)有蜂窩通信技術(shù)的高功耗、高成本的硬傷，還是不如 LPWA 更有優(yōu)勢。華為 11 月份公布的 NB-IOT 發(fā)展計劃，聲稱要將 LPWA 通信模塊成本降至 5 美元以下。相信未來低功耗廣域的應(yīng)用場景中，企業(yè)還是會優(yōu)先選擇 LPWA 。
不得不說的標準
LPWA 作為一類無線通信技術(shù)，必然得談標準。進入 2015 年起 LPWA 市場熱鬧非凡，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)廠商紛紛合縱連橫成立聯(lián)盟，搶占低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場。其中比較發(fā)較快、相對比較成熟的是 Semtech 公司主導(dǎo)的 LoRa 技術(shù)， LoRa 聯(lián)盟已于今年 3月的世界移動通信大會上成立，聯(lián)盟成員包括跨國電信運營商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)等。 LoRa 可應(yīng)用于諸多垂直行業(yè)，包括能源、汽車、物流、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和制造產(chǎn)業(yè)等，這些產(chǎn)業(yè)資源應(yīng)也是未來 LoRa 聯(lián)盟發(fā)展的成員。最新消息，法國運營商 Orange 近日宣布將采用 LoRa 構(gòu)建低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)，首批將覆蓋包括巴黎、波爾多等 17 個城市。
另一個不得不提的就是華為主導(dǎo)的 NB-IOT 標準。 NB-IOT 是基于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，華為稱為“蜂窩物聯(lián)網(wǎng)”。如華為所言，對于移動蜂窩通信市場， 4G 成功商用之后， 5G 的標準化、商業(yè)化都需要時間，但物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不會等到 2020 年才出現(xiàn)，因此在 5G 之前需要有一個技術(shù)來支撐運營商開拓物聯(lián)網(wǎng)市場。同時，對電信運營商來說，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的 ARPU 值會比較低，因此從技術(shù)上來講，應(yīng)該讓運營商很容易在現(xiàn)有基礎(chǔ)上升級去支持。在這樣的情況下，華為推出了 NB-IOT ( Narrow Band-IoT ，窄帶物聯(lián)網(wǎng))。 NB-IOT 技術(shù)能夠提供百倍于 4G 的連接規(guī)模、百倍于 2G 的靈敏度、設(shè)備電池供電壽命同樣可長達 10 年，使蜂窩網(wǎng)絡(luò)極大地延伸了應(yīng)用邊界。據(jù)悉目前移動通信行業(yè)組織“ 3GPP ”正在制定的 NB-IOT 的標準化工作。 NB-IOT 使用 License 頻段，可與現(xiàn)有移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存。
最新報道，國內(nèi)電信運營商中國電信、中國聯(lián)通都參加了近期舉辦的 NB-IOT 論壇籌備會，相信 NB-IOT 將成為未來國內(nèi) LPWA 市場的主流技術(shù)。原因有兩：一方面，NB-IOT 對運營商來說，可利用現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站資源，部署成本很低，這樣國內(nèi)NB-IOT 網(wǎng)絡(luò)很容易落地部署。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不像我們用 4G 上網(wǎng)刷朋友圈、看視頻(這年頭土豪很多)會消耗很大流量，由于數(shù)據(jù)量很少，對運營商來說 ARPU 收入很低，因此運營商必須考慮網(wǎng)絡(luò)的部署和運營成本;另一方面， NB-IOT 是由“攻無不克戰(zhàn)無不勝”的華為在主導(dǎo)，以華為的豐富的技術(shù)積累、產(chǎn)業(yè)鏈整合能力和巨資投入的號召力，相信華為在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場定能再創(chuàng)佳績。針對 NB-IOT ，華為已提供芯片、通信模塊、甚至操作系統(tǒng)，還為運營商開發(fā)了“ IOT 聯(lián)接管理平臺”。提醒對部署LPWA 感興趣的小伙伴，別站在錯隊!
LPWA 的未來趨勢
僅僅幾年前， LPWA 還不存在。今年， LPWA 無線通信技術(shù)已經(jīng)站到物聯(lián)網(wǎng)連接領(lǐng)域的中心， LPWA 網(wǎng)絡(luò)將成為物聯(lián)網(wǎng)全新的、顛覆性的網(wǎng)絡(luò)。權(quán)威機構(gòu)預(yù)測 2020 年將會有數(shù)十億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接， LPWA 技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最深遠的趨勢之一。目前 , 幾乎所有的芯片廠商、設(shè)備商、電信運營商和企業(yè)等都將 LPWA 視為物聯(lián)網(wǎng)的前沿并進行布局。這是一個新興的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)不斷升級，它將成為一個巨大的市場機會。
