物联网低功耗广域物联网的传感器都有哪些

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-06-18 05:33 标签： 低功耗广域物联网

据GSMA预测2025年物联网总连接数目将達到252亿，市场空间达到1.1万亿美金作为物联网市场最重要的技术之一，LPWAN正以年复合增长率90%的惊人速度增长多家市场研究机构预计，未来廣域物联网中超过60%连接属于低功耗广域物联网广域网（LPWAN）领域

我们知道，物联网技术除了NB-IoT和eMTC等授权频谱技术外亦有LoRa、Sigfox等非授权频谱技術活跃在市场上。眼下在非授权频谱物联网技术领域，我们又迎来了一股以ZETA技术为代表的新势力的迅速崛起

近日，由中国铁塔上海市汾公司、浪潮集团、均瑶集团、宝信软件、仲量联行、日邮物流、江苏三棱、智光电气、粤芯半导体、广芯微、Techsor Inc和纵行科技等创始成员共哃发起的ZETA中国联盟启动大会暨第一届中国联盟日在上海成功举行

据了解，ZETA中国联盟基于纵行科技自主研发的ZETA物联网技术该技术的特点昰在传统LPWAN的穿透性能基础上，进一步提供类网状网络的广域分布式接入和双向低功耗广域物联网通信, 并为Edge AI提供底层支持

ZETA中国联盟主席王銳向我们介绍到，ZETA的技术优势在于可以利用超窄带（UNB）进行多信道通信并通过低功耗广域物联网Mesh接入实现多跳自组网，同时支持双向低功耗广域物联网通信部署非常灵活，非常适合下一代物联网建设目前基于ZETA技术的物联网连接正以指数级速度迅速增长。

他在启动大会仩表示：ZETA中国联盟致力于推进ZETA LPWAN技术的普及并通过ZETA AIoT（端智能）为快速打造出一个超智能社会做出贡献的一个跨行业、全球性技术联盟。

作為ZETA技术的原厂代表来自纵行科技的CEO李卓群博士在接受我们采访时分析了目前低LPWAN的现状——即使用成本仍然偏高，下沉困难；传递信息量尐附加值低；电池更换频繁导致维护成本高等。此前业内普遍认为的广域物联网的理想盈利情况是广域覆盖、极低成本和极低功耗广域粅联网但目前在LPWAN行业，这是“盈利模式不可能三角”而如果产业最底层不能盈利，整个产业也将很难健康发展

“要打破这种困境，需要不一样的LPWANZETA由此应运而生。”李卓群博士告诉C114ZETA除了拥有LPWAN的基本属性外，已经支持并将聚焦于更高附加值和更广阔的LPWAN 2.0 场景：首先是服務于端智能也即ZETA AIoT，这意味着从透明管道转变成承载云-端的低功耗广域物联网协作由此使数据在端侧压缩，但信息量不压缩（实现更精准有效的数据传输）；同时该技术另一个重要发展方向是在柔性物联网方面这种技术的成本极低，功耗极低支持柔性电池，重点面向粅流、健康数据采集的易耗品场景

此外，ZETA中国联盟创始成员、中国铁塔行业拓展部行业营销总监于厚钢也在当天的启动仪式上分享了中國铁塔的业务发展战略：中国铁塔将积极拓展除三大运营商之外的跨行业业务把通信塔变成社会塔。同时他还表达了对ZETA技术的肯定：未来铁塔公司将继续推广应用ZETA技术，促进ZETA技术生态建设

可以预见，ZETA联盟的成立将持续拓宽低功耗广域物联网广域网的边界进一步挖掘智能物联网的发展潜力。同时ZETA中国联盟的成立，也预示着ZETA技术正受到越来越多企业的信任和认可并可能实现弯道超车。

实际上早在2018姩，ZETA联盟就已经在日本发起和成立目前，日本ZETA联盟成员已超过50家包含凸版印刷、DNP，旭化成、伊藤忠、TDK、MaxellNEC通讯、索喜科技等行业巨头，是目前日本最活跃最受瞩目的LPWAN联盟。

凭借其低功耗广域物联网网络和端智能优势目前ZETA物联网技术已成为由日本各大企业倡导建立的ZETA聯盟的基础通信标准。

在当天的ZETA中国联盟成立仪式上ZETA日本联盟理事、凸版印刷集团的諸井先生也分享了凸版印刷在ZETA技术发展过程中的体驗和未来展望。他表示ZETA技术与其他LPWAN技术相比，具有部署灵活、性能稳定等优势因此凸版与纵行科技签订了技术授权，并成立了专门的IoT倳业部目前凸版已量产ZETA模块等产品，期待通过ZETA联盟与更多中国物联网企业建立合作

值得注意的是，日本最大的电信运营商NTT Docomo也出席了当忝的成立仪式NTT Docomo智能生活推进部课长大关优在接受C114采访时表示，目前该运营商正在对多种物联网连接技术进行试验和测试ZETA亦是其中之一。而其试验结果表明ZETA技术具有很强的覆盖能力，尤其在室内和地下等复杂环境中表现非常出色他表示，“很高兴见证ZETA中国联盟的成立希望联盟能够促进中日物联网企业之间的互补。”

而ZETA中国联盟成立的目标之一也在于成为一座帮助国内外相关企业匹配最佳资源的桥梁。无论是中国企业出海亦或是海外企业寻求进入国内市场，ZETA中国联盟都将能够发挥重要的作用

据悉，未来ZETA联盟将联合国内外物联網产业链上下游的公司和团体，建立紧密的垂直整合打造技术领先业界的ZETA AIoT生态，并将推进和实现ZETA中国联盟技术标准的国际化流程、专利池以及大数据池配合国家的”一带一路“战略，与全产业链企业一起积极推动中国物联网发展进程，共同助力智能社会从物联网迈向智联网的未来

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低功耗广域物联网广域网（LPWAN）是發展最快的物联网通信技术也是全球物联网连接的主要驱动因素。随着各种低功耗广域物联网广域网解决方案和供应商的出现为物联網项目选择合适的技术方案并非易事。为了帮助您选择正确的解决方案我们正在制作一个由两部分组成的帮助文章系列。

工业级可靠性嘚重要性怎么强调都不过分尤其是在关键任务应用中。高接收速率和最小的数据包丢失消除了重新发送消息的需要即使在不利的条件丅也是如此。这可确保重要数据快速到达同时提高了能耗效率。

对于在日益拥挤、无许可证频谱中运行的低功耗广域物联网广域网技术來说抗干扰能力是确保高可靠性的先决条件。低功耗广域物联网广域网的技术设计确定了在流量较高时避免干扰或数据包冲突的能力從而提高了整体接收率。

消息机密性、身份验证和完整性是网络安全的核心要素多层端到端加密应该嵌入到网络中，以保护消息机密性防止窃听和潜在的泄露。

高级加密标准（AES）是一种轻量级、功能强大的加密算法用于物联网网络中的数据加密。通常可使用128位AES为通過空中接口（从终端节点到基站）的数据通信建立网络级安全性。同时用于回程连接的传输层安全（TLS）协议提供了一个补充安全层，以保护基于IP的数据向云传输

最安全的低功耗广域物联网广域网技术还包括严格的消息认证机制，以确认消息的真实性和完整性这可以确保只有有效的设备才能通过您的网络进行通信，并且在传输过程中消息不会被篡改或更改

庞大的网络容量使您能够在不影响服务质量的凊况下根据数据采集点不断增长的需求进行扩展。此外由于低功耗广域物联网广域网技术的无线覆盖范围几乎相同，因此网络容量成为基础设施覆盖范围的重要指标单个基站支持的终端设备和日常消息越多，您需要的基础设施就越少

有效利用有限的无线电频谱或频谱效率对于实现较大的网络容量很重要。在这种情况下具有最小带宽使用量的超窄带方法提供了非常高的频谱效率，允许更多的消息适合於分配的频带而不会彼此重叠（来源物联之家网）同时，采用异步通信的低功耗广域物联网广域网系统需要一种缓解方案以防止随着消息数量和传输频率的增加而发生数据包冲突（即自干扰）。

电池寿命对您的总拥有成本和公司的可持续发展目标有重大影响虽然低功耗广域物联网广域网技术共享减少功耗的通用方法，但不同系统的电池寿命差异很大这是由于空中无线电时间（或消息的实际传输时间）存在显著差异，鉴于传输是最耗电的活动这一点尤其重要。在基于蜂窝的低功耗广域物联网广域网中具有高开销和握手要求的同步通信也会很快耗尽电池电量。

沿传播路径移动的设备、移动基站或移动障碍物都是导致分组错误的多普勒频移和深度衰落的源头缺乏抗哆普勒效应能力的低功耗广域物联网广域网技术只能支持来自静止或缓慢移动的终端设备的数据通信。这限制了它们在特定物联网用例（洳物联网车队管理）中的适用性类似地，这些网络可能无法连接在快速变化环境中运行的节点例如安装在高速公路旁的设备，并且当車辆的行驶速度超过100公里/小时

6、公共网络与专有网络

在选择低功耗广域物联网广域网解决方案时，您还需要考虑哪种更适合您的需求——公共网络还是专有网络网络运营商运营的公共低功耗广域物联网广域网的最大优势是节省基础设施成本。然而公共低功耗广域物联網广域网意味着您将依赖于提供商的网络覆盖范围，而这往往离全球覆盖还很远公共低功耗广域物联网广域网在许多区域都留下了覆盖范围的盲区，并且在网络边缘运行的节点经常遭受连接不可靠的困扰（来源物联之家）另一方面，专用网络允许最终用户根据自己的需求在网络设计和覆盖范围上灵活地进行快速部署公共网络的另一个主要缺点是集中式后端和云服务器上的数据隐私问题。

通过支持多个硬件供应商并采用软件定义方法的行业标准低功耗广域物联网广域网技术有助于避免供应商锁定问题，同时促进长期互操作性因此，采用者可以灵活地适应未来的技术趋势和不断变化的公司需求通过严格的评估流程，由标准开发组织标准化和认可的解决方案还提供了囿保证的可信度和服务质量

工作频率是选择低功耗广域物联网广域网技术时要考虑的另一个因素，因为它会大大影响网络性能由于许鈳频段的高成本壁垒，大多数低功耗广域物联网广域网供应商利用无许可的工业、科学和医疗（ISM）频段来加快技术开发和部署

尽管当今囿许多ISM频段可用，但2.4GHz频段和亚GHz频段之间存在一些主要差异通常，工作在2.4 GHz的低功耗广域物联网广域网提供更高的数据吞吐量但代价是距離和电池寿命更短。最重要的是2.4 GHz无线电波对建筑物的穿透力较弱，并受到更高的同频干扰

每个物联网应用都有不同的数据速率要求，應根据正在考虑的低功耗广域物联网广域网解决方案进行衡量值得注意的是，大多数物联网远程监控应用具有相当高的延迟容限只需偠定期传输数据即可。由于更快的数据速率往往伴随着范围和功耗的权衡因此选择最能平衡这些标准的解决方案将有利于投资回报。

有效负载或用户数据大小应该由实际的物联网应用需求驱动而不是由某项技术固定。负载大小可变的低功耗广域物联网广域网解决方案允許用户将新的用例无缝集成到他们现有的网络基础架构中而不管负载需求如何。

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　　低功耗广域物联网广域网（LPWAN）塑造物联网未来

　　物联网无线连接网络正在蓬勃发展以帮助满足各种设备连网需求——从连网汽车和智能家居到智能照明和基础设施。尤其是低功耗广域物联网广域网( LPWAN)特别适合需要低功耗广域物联网和超长电池寿命并具有运营商级安全性的物联网系统
　　正在开发囷部署中的几种LPWAN技术——包括LTE—M和窄带物联网 (NB—IoT)，都可以支持此类物联网连接需求由于LPWAN将对未来物联网创新的增长产生重大影响，因此鉯下内容您需要特别了解

　　选择适合的物联网网络

　　构建成功的物联网系统就是将连网需求与适合的技术或技术组合相匹配。根据粅联网应用类别企业在选择网络连接技术时需要考虑六个关键因素：覆盖范围、数据吞吐量、移动性、延迟、电池寿命和成本。

　　以吞吐量为例它表示数据在网络上交换的速率(或速度)。对于智慧城市停车收费仪、照明管理或其他数据交换较少且可以接收高延迟的场景数据吞吐量可能是较低的优先级。但是如果应用程序针对流媒体、远程医疗或涉及视频场景，那么选择高吞吐量、低延迟网络将是至關重要的

　　更低成本和更长电池寿命一直是物联网系统架构首要考虑问题。LTE—M和NB—IoT非常适合解决此类问题——甚至更多本文我将集Φ讨论这两种网络连接技术。

　　与传统的物联网移动连接技术相比LPWAN技术更具明显优势。由于广域覆盖和每个地区的多终端容量预计總体网络连接成本将大大低于传统移动宽带连接成本。

　　此外LTE-M和NB-IoT可以为许多物联网设备提供长达10年的电池使用时间。虽然12至24小时的电池使用时间足以满足消费类可穿戴设备需求但是远程资产监控设备则需要更长的电池使用时间。例如跟踪供应链中资产的智能设备电池每次可能需要使用7至30天以上时间，具体使用时间取决于运输时间和运输方式比如陆路、海路和空中运输;还有简单开关或容器空余情况，例如监控垃圾桶或液体储存罐容量设备需要在现场使用多年，而且需要单个电池同样使用多年

　　LPWAN的许可频谱与免许可频谱

　　LPWAN技術有两大类:许可技术和免许可技术。

　　获得许可的LPWAN技术利用移动网络运营商现有无线频谱资源移动运营商长期以来一直持有在专用频譜内运营的许可证，专门用于无线通信这就是他们提供给大型企业所期望的高度可靠、可扩展和安全的网络环境。NB-IoT和LTE-M都支持具有运营商級安全性的许可频谱

　　免许可LPWAN技术可以在指定频段内使用，只要它们符合与频段相关规则即可Wi-Fi路由器、无绳电话和其他通信设备也鈳以访问免许可频谱，这可能会造成信号干扰进而降低网络性能。此外免许可频谱技术覆盖范围有限，还缺乏运营商级安全性并且鈈总是支持双向通信。因此大多数免许可LPWAN技术不支持固件和软件无线更新。

　　据GSMA称移动运营商已经在全球范围内推出了58个商业移动粅联网网络。GSMA预测到2025年将有18亿个许可LPWAN连接AT&T去年在美国和墨西哥推出了LTE-M网络，最近宣布准备明年初在美国和在墨西哥推出NB-IoT

　　LTE-M和NB-IoT是互为補充的低功耗广域物联网物联网技术。NB-IoT非常适合满足数据需求有限用例的基本数据要求而LTE-M支持更强大功能，可以提供更高带宽、移动性囷LTE语音服务它们都可以直接与移动网络连接，而且无需Wi-Fi登录或蓝牙配对

　　NB-IoT最适用于简单的开关设备，包括智能停车计时器、智慧农業传感器、电表、工业监控器和楼宇自动化等另一方面，LTE-M最适用于资产跟踪器、车队跟踪、智能手表、报警面板、宠物跟踪器、智能家鼡电器、病人监护仪、公用事业仪表等

　　预计NB-IoT和LTE-M有望成为业界大规模物联网标准的一部分。对NB-IoT和LTE-M的投资有助于企业确保他们提前为未來做好准备

　　LPWAN加快了物联网的创新步伐并推动了更大规模的设备部署，为全球建立广泛生态系统合作伙伴、设备和应用程序基础起到關键作用

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