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争物联网网通应用主流 低功耗无线网络方案技术竞争日趋白热化

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以往无线传输距离有限,LoRA传输距离长,可简化物联网的中继设备部署成本。Semtech
以往无线传输距离有限,LoRA传输距离长,可简化物联网的中继设备部署成本。Semtech

看好物联网应用市场,预估初期网络设备布建需求强劲,网通大厂纷纷积极投入物联应用网通技术开发,其中针对物联网应用特性优化的低功耗无线广域网络方案技术发展动态,不意外成为这波物联网应用技术竞争重点...

低功耗无线网通技术,除了现有方案较成熟的低功耗蓝牙、低功耗Wi-Fi,或是物联网应用已相当广泛的ZigBee网通技术外,其实针对物联网应用需求开发的低功耗无线广域网络方案技术,在物联网应用市场中更显得格外受人注意,其中LoRa联盟与Weightless SIG的LPWAN(Low-Power Wide-Area Network)两大技术阵双方竞争更趋白热化。

LPWAN传输距离为介于LAN与Cellular无线网络应用,部署物联网终端更为便利实用。(Semtech).

LPWAN传输距离为介于LAN与Cellular无线网络应用,部署物联网终端更为便利实用。(Semtech).

LoRa阵营释出LoRaWAN 1.0版网通技术方案,积极抢食物联网的LPWAN应用市场。Semtech

LoRa阵营释出LoRaWAN 1.0版网通技术方案,积极抢食物联网的LPWAN应用市场。Semtech

LoRaWAN网通技术方案来势汹汹,兼具长距离无线传输支持与低功耗高电池效能,积极抢食物联网应用市场。LibeLium

LoRaWAN网通技术方案来势汹汹,兼具长距离无线传输支持与低功耗高电池效能,积极抢食物联网应用市场。LibeLium

物联网应用偏好LPWAN网通技术

LPWAN网通技术具更大范围的无线传输距离,同时也能兼顾电池驱动传感模块终端所需的低功耗表现,因此备受物联网开发业者期待,不同技术阵营的网通技术较劲在拉拢网通半导体大厂、技术竞争等方面动作均持续不断,力图在短时间透过释出技术标准、加速测试验证抢下物联网网通技术主流地位。

LoRa联盟抢食物联网网通方案主导的动作积极,例如Microchip在2015年即开始生产RN2483 LoRa网通模块,RN2483使用868MHz免许可的应用频段进行无线传输,同时符合LoRaWAN 1.0版协议规范,可以用来建构长达10英里的M2M(Machine to Machine)机器对机器低速无线传输应用,设备若采取电池电力驱动,还可提供相对较长的使用电力备援。

LoRaWAN标准为瞄准物联网应用规划

与现有家用或工业用无线网通技术比较,LoRaWAN标准为瞄准物联网应用规划,技术可以实现线上离M2M无线数据传输数据链结,并在低传输功耗基础下进行低速数据数据传输通讯,适用采电池为主要供应电源的物联网传感终端设备,电力供应甚至可以延续维持长达十年连续使用,加上相准物联网应用,LoRaWAN的联网与终端扩展能力,也可搭配LoRaWAN闸道器进行高密度的传感终端部署。

以Microchip推出的RN2483 LoRaWAN功能模块为例,由于模块内建LoRaWAN协议堆叠,RN2483可以快速完成开发所需的功能连线部署,发展相应支持LoRa联盟基础设施的连结需求,如衔接区域网络(LAN)或与电信服务商的网络进行整合连接,行程可以跨城镇甚至覆盖全国面积的低功耗广域网络服务支持。

LoRaWAN兼具节能与长距离无线传输应用特质

早期物联网应用开发者,通常仅能在传感终端开发上面对许多折衷设计,例如,开发可支持长距离无线传输的传感终端,就必须放弃终端设备的运行功耗要求;而要求终端高效率的电池使用效能,也只能选择低功耗、受传输距离限制的无线网通技术方案。

但无线数据传输距离与电池续航力性能的开发目标,可以在导入LoRaWAN低功耗广域网络的网通方案获得改善,建立具高度可扩展性、实践更长传输距离、更低功耗与更低成本的传感终端,甚至建构相关物联网应用还可省下延伸无线传输距离的中继器、闸道器额外设备建置与部署成本。

除Microchip积极投入LPWAN物联网解决方案应用外,STMicroelectronics加入LoRa联盟后积极布局LPWAN网通技术应用市场。STMicroelectronics即与Semtech进行LPWAN网通产品开发设计,STMicroelectronics除将在LPWAN物联网应用积极推出微控制器整合LoRaWAN低功耗广域网络无线传输技术的解决方案外,也计划与Semtech共同推广LoRa技术,扩展LoRaWAN无线网通技术方案进入不同整合需求的物联网、工业控制无线传感终端应用。

Weightless-P支持双向传输

Weightless技术则是LPWAN网通技术另一款重要的无线通讯应用方案,主导Weightless技术发展的Weightless SIG在2015年底也积极释出更丰富的功能吸引应用市场青睐,例如推出新技术的Weightless-P,针对基于广域物联网基础下更高的连接扩展终端应用需求支持、建构具备重要的双向无线传输链路支持、高速数据传输速率能力(传输性能可动态调整、200bps~100kbit/s速率进行无线数据传输),同时Weightless-P在基于蜂巢式网络应用技术下进行功能扩展,甚至可较现有LPWAN应用提供更高容量的传输支持。

Weightless-P是基于开放性架构的LPWAN网通技术标准,Weightless-P为使用免授权即可应用的sub-GHz频段运作相关功能,使用12.5kHz的窄频通道采FDMA(Frequency Division Multiple Access)+TDMA(Time Division Multiple Access)调变,作业于免授权的sub-GHz ISM空白频谱(white space)频段。进行无线数据传输,透过开放标准与更长距离传输应用支持,搭配关键参数进行物联网连接能力重新定义,提供物联网应用低复杂度、长电池寿命、高可靠度、传输范围长与高安全的开放网通技术标准。

由于Weightless-P标准为瞄准传输条件相对较严苛的都会应用环境需求设计,可在2km距离范围内支持采电池电力驱动终端设备的移动设备,与无线应用其他装置进行双向无线数据通讯。

Weightless-P标准号称可在2016年初推出相关支持硬件。更有趣的是,基于Weightless-P标准开发的物联网应用,在IoT(Internet of Things)装置与通讯基站之间可以实践时间同步、进行数据双向传输,还可优化无线电频谱资源使用进行IoT装置漫游连线支持。

低功耗Wi-Fi HaLow技术方案

有趣的是,物联网应用实在太热门,也吸引目前使用率最高的Wi-Fi网线网通技术阵营为巩固应用主流地位,也释出针对物联网连接需求架构优化的Wi-Fi HaLow低功耗网通技术方案。Wi-Fi HaLow为瞄准低功耗传输需求开发,该网通技术为基于IEEE 802.11ah网通技术标准,使用频段为2.4GHz、5GHz或900MHz频段,相较目前IEEE 802.11ac Wi-Fi网通技术,Wi-Fi HaLow低功耗网通技术在信号覆盖范围可扩展一倍,更长的传输距离在部署物联网应用终端更具使用价值。

Wi-Fi HaLow网通技术方案,适合应用于智能家庭、智能城市或智能工业等物联网应用,比较现今主流Wi-Fi技术,由Wi-Fi HaLow低功耗网通技术的传输功耗极低、加上Wi-Fi网通应用本身的技术渗透率较高,Wi-Fi具备可穿墙传输、较长传输范围等优点,对于穿戴式应用或是物联网传感器部署均具备导入价值。

Wi-Fi HaLow可以扩展Wi-Fi无线网通技术至900MHz应用频段,这会适合如穿戴式电子应用、特殊传感器部署、或其他低功耗物联网应用终端,无线传输可涵盖的收/发范围可以较现有Wi-Fi无线应用扩展一倍以上距离,由于该技术基于使用率相对高许多的Wi-Fi无线传输协定,业界一般预期在导入物联网应用、相关技术软/硬件与服务方面的无线网通验证,将可以加快应用市场提高渗透率目标。


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