物联网、LPWAN、Lora/LoRaWAN和NB-IOT、广域无线物联网系统,只看这一片就OK了
发布时间:2019/2/26 9:32:33
物联网简介

物联网(Internet ofThings,简称IoT)的概念是在1999年提出的,当初它的定义很简单:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。
今天,我们Xindoo认为物联网的实质就是用新的传感器技术和通信技术形成人与物、物与物广泛连接的的网络,实现“万物互联”,并在其上产生各类新的应用和服务。
物联网的驱动力包括:互联网/移动互联网、工业4.0、智能化、环保和节能。
物联网被认为是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮,将对人类社会的发展产生深远的影响。

物联网的组成

物联网主要由感知、传输(网络)和应用三个部分组成,如下图:

注:M2M,即 Machine toMachine(机器到机器),通常包括RFID、Zigbee、Wi-Fi、移动蜂窝网络等连接手段。


物联网应用

物联网可以应用到各行各业,典型应用包括:


物联网市场


多家市场调研机构预测,到2020~2025年,全球联网的 IoT 设备数量将增加到500亿个,有巨大的市场需求。
以智慧城市应用为例,目前我国已经有超过500个城市在进行试点,计划投资规模超过万亿元。



LPWAN


LPWAN (低功耗广域网)是近年国际上出现的一种革命性的物联网接入技术,是专门为物联网的 M2M 通信优化设计的,主要面向电池供电的、低速率、低占空比的、星型网络覆盖的无线传输场景,具有传输距离长、功耗低、带宽窄、运维成本低等特点。
与传统的 Wi-Fi、ZigBee、移动蜂窝网络等技术相比,LPWAN 可以满足大部分典型物联网设备的连接需求,可真正实现大区域物联网低成本全覆盖。
LPWAN 本身是相对于2G/3G/4G/5G等WWAN以及Wi-Fi、Zigbee等WLAN而言的一个相对概念,目前 LPWAN 技术尚未形成统一的标准,Sigfox、LoRaWAN™ 和 NB-IoT 等技术是典型的代表。

LPWAN 和传统无线传输技术的比较如下:

LoRa/LoRaWAN™

2015年3月 LoRa 联盟(LoRa Alliance™)宣布成立,这是一个开放的、非盈利性组织,其目的在于将名为 LoRaWAN™ 的 LPWAN 标准推向全球,实现 LoRaWAN™ 技术的商用。该联盟由 IBM、思科、KPN、Semtech 等公司发起,目前联盟成员数量已超过500家。

LoRaWAN™ (或简称LoRa)采用了 Semtech 专利的 LoRa®  技术,该技术采用了扩频调制技术,既具有和 FSK 相同的低功耗特性,又明显地增加了通信距离,并且具有很强的抗干扰能力,其主要技术特征包括:

● 链路预算157dB(视距>15公里)

● 接收电流16mA,待机电流200nA

● 发射功率20dBm(100mA)

● TDD 工作方式

● 自适应的功率和速率调整

● 支持测距和定位

● 星型组网、支持漫游

● 可面向全球免费频段运行(即非授权频段)


LoRaWAN™ 的网络架构如下:

目前,LoRaWAN™ 是 全球LPWAN 中最活跃的标准之一,已经有数十个 LoRaWAN™ 商用网络/实验网,其中多家运营商已经布设或正在布设全国的 LoRaWAN™ 网络,包括: Proximus (原比利时电信)、法国 Orange 、 KPN (荷兰皇家电信)、SKT(韩国电信)、Softbank(软银)、美国Comcast(全球最大有线电视运营商)等。


NB-IoT

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是3GPP提出的标准,于2016年6月份冻结,华为、高通和中国移动等是标准的主要推动者。NB-IoT主要面向电信网络运营商,使用授权频段,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,可以较低的部署成本、实现平滑升级。


作为LPWAN的一个重要技术标准,NB-IoT和LoRaWAN™ 类似,同样具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低等特点,其主要的目标是实现:

● 比GSM高20dBm的链路预算

● 终端10年的电池寿命

● 每个小区5万个链接

● 终端芯片1~2美元(大量部署)


NB-IoT系统架构如下:

电信行业憧憬物联网市场已达十年之久,但由于传统2G、3G、4G网络并不满足物联网设备低功耗、低成本的要求,一直以来,大部分物联网设备在联接时主要使用Wi-Fi、蓝牙等免费技术,运营商很难从中获利。近年来,全球多数电信运营商遭遇增长停滞难题,移动用户逐渐饱和,但物联网已经开始兴起,现在看来,基于NB-IoT的物联网应用,是电信行业为数不多值得期待并具有高速增长潜力的业务。

进入2017年以来,NB-IoT在中国发展很快,三大运营商均已大力投入NB-IoT网络的建设,并提供工大量补贴给终端模块和设备厂家,基于NB-IoT的物联网应用具有非常广阔的市场前景;在欧洲,NB-IoT面临成熟度更高的LoRaWAN™ 的竞争,在北美,NB-IoT主要面临eMTC的竞争。


LoRaWAN™ vs. NB-IoT



XDiot™ 广域无线物联网系统

XDiot™ 广域无线物联网系统是新导智能采用领先的 LPWAN 技术开发的无线物联网系统解决方案,支持最新的LoRaWAN™ 和 NB-IoT标准。XDiot™ 系统采用先进的网络架构,具备多种网络设备和应用终端,可以低成本并灵活部署各类新型物联网应用和业务。

XDiot™ 系统包括无线物联网终端、LoRa无线网关、物联网云平台和物联网应用等四个部分,其中:
● 无线物联网终端:支持LoRa 和NB-IoT,是物联网应用的智能传感和传输设备;
● 无线接入网络:LoRa网关主要负责LoRa终端和IoT平台之间的连接,NB-IoT的基站由电信运营商提供;
● 物联网云平台:IoT平台(XDCloud™)负责无线网络及设备管理,并向应用平台提供管理接口和数据服务
● 物联网应用:应用平台(新导云™)为用户提供业务或服务。

系统基本架构如下:


目前 XDiot™ 系统物联网产品主要有:

● 支持LoRa 和NB-IoT的物联网终端,包括地磁停车检测器、无线烟感等
● 支持LoRa的终端传输模块,客户可以快速开发自有的物联网终端或传感器
● 多款支持LoRa 的无线网关
● 可定制的XDCloud™ IoT 平台,以及无线智慧消防、无线智慧停车等多种应用平台

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