隨著各類廠商不斷發(fā)力低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWA)，物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)的話題在此引起業(yè)內(nèi)的熱議。物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)曾持續(xù)關(guān)注并推出多篇LPWA的文章，向業(yè)內(nèi)介紹SigFox、LoRa、LTE-M等市場(chǎng)上已開(kāi)始商業(yè)化的LPWA協(xié)議。作為一個(gè)新興的、剛起步的技術(shù)和市場(chǎng)，LPWA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)該是呈現(xiàn)多家爭(zhēng)鳴的狀態(tài)，那么，這一領(lǐng)域還有哪些技術(shù)，它們之間在多個(gè)指標(biāo)上各有哪些特點(diǎn)?物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)本周為大家編譯推出一篇LPWA協(xié)議的綜述性文章，希望能對(duì)大家對(duì)這一領(lǐng)域的理解有所幫助。
通信協(xié)議無(wú)疑是物聯(lián)網(wǎng)中爭(zhēng)論最多的領(lǐng)域之一，這些爭(zhēng)論中，有些是標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)，有些是專利之爭(zhēng)，其中無(wú)線通信是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域普遍關(guān)注的話題。我們討論過(guò)WiFi、藍(lán)牙、Zigbee之爭(zhēng)，但這些協(xié)議均為局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，廣域網(wǎng)絡(luò)方面當(dāng)前功耗和成本的經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越吸引物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用者，被稱為低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(Low Power Wide Area，LPWA)。
此前，我們?cè)吹絊igFox屬于此類技術(shù)，但隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)還存在著不少類似的技術(shù)，當(dāng)一項(xiàng)協(xié)議成為主流協(xié)議前，它一定是經(jīng)過(guò)與其他協(xié)議的一番斗爭(zhēng)之后才形成的。本文的目標(biāo)是對(duì)它們進(jìn)行比較，不過(guò)人們對(duì)此立即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題：你如何去做比較?通過(guò)查閱和研究相關(guān)文獻(xiàn)，我試圖提煉一些通用線索來(lái)串起各種協(xié)議，并對(duì)每一協(xié)議的代表性企業(yè)進(jìn)行訪談，形成了對(duì)LPWA協(xié)議的比較。
功耗和成本看似重要，實(shí)則無(wú)法納入比較參數(shù)
功耗和成本是每一個(gè)協(xié)議宣稱其所具備的特征，但是，還沒(méi)有人成為這方面的贏家。
影響功耗的因素很多，有些可能無(wú)法計(jì)量，功耗是否可以進(jìn)行比較其實(shí)并不明確。根據(jù)一位擁有多年LPWA實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的Telensa專家所述：“功耗唯一可計(jì)量的是電池壽命”。另一專家認(rèn)為，LPWA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議雖然是低功耗的，但如果比較單位數(shù)據(jù)功耗的話，其功耗是大于2G網(wǎng)絡(luò)的。低傳輸功耗意味著只有很低的數(shù)據(jù)速率，因此可能需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)傳輸，也就是說(shuō)設(shè)備平均休眠狀態(tài)時(shí)間就很短。因低傳輸功耗而形成的微弱數(shù)據(jù)需要更敏感的接收線路，因此接收端可能需要更多平均功耗。
哪些參數(shù)可以拿來(lái)進(jìn)行比較?
距離
我們知道任何無(wú)線技術(shù)傳輸距離隨著其信號(hào)傳輸方式不同而不同，這一規(guī)律自然適用于LPWA網(wǎng)絡(luò)。在人口密集的城市環(huán)境中，圍墻、建筑物、反射以及交通狀況等，使得無(wú)線傳輸距離短于農(nóng)村地區(qū);而在平整的、無(wú)障礙的農(nóng)村環(huán)境下，傳輸距離會(huì)大大增加。但我們?nèi)圆豢珊鲆曇恍┮蛩?mdash;—無(wú)線電干擾等。
因此，距離是各協(xié)議代表廠商熱議的話題，有些協(xié)議宣稱可以達(dá)到數(shù)十公里距離，但其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能會(huì)說(shuō)在實(shí)際環(huán)境中其效果會(huì)大打折扣。距離作為比較標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一個(gè)比較謹(jǐn)慎的選擇，但至少它是可計(jì)量的指標(biāo)。
另外需要注意的是：你可能發(fā)現(xiàn)這些LPWA協(xié)議在市場(chǎng)宣傳資料中會(huì)與諸如Zigbee之類的協(xié)議進(jìn)行比較。你可能覺(jué)得Zigbee是一個(gè)局域組網(wǎng)協(xié)議，與LPWA比較有些奇怪，但實(shí)際上Zigbee通過(guò)Mesh組網(wǎng)也可以形成廣域網(wǎng)絡(luò)。
頻譜
幾乎所有LPWA協(xié)議均使用ISM頻段，雖然有少量協(xié)議使用授權(quán)頻譜。我們將給出每個(gè)協(xié)議的頻段，有些使用的是超低頻段，有些是低頻段，還有些是采用寬頻。
上行/下行對(duì)稱性
這些LPWA協(xié)議均對(duì)數(shù)據(jù)的上下行采取非對(duì)稱的方式，比較表格中簡(jiǎn)單給出了它們是否采用上下行對(duì)稱方式。
數(shù)據(jù)速率
這是另一個(gè)易變的參數(shù)，它依賴于距離、障礙以及數(shù)據(jù)擁堵情況，所以僅僅給出一般性的范圍。
最大節(jié)點(diǎn)數(shù)
最大節(jié)點(diǎn)有兩種表述方式，一個(gè)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)，另一個(gè)是星形網(wǎng)絡(luò)中每一Hub配置的節(jié)點(diǎn)數(shù)。
最大節(jié)點(diǎn)數(shù)受一些因素的影響，節(jié)點(diǎn)數(shù)有可能在協(xié)議中已設(shè)定，但即使一個(gè)協(xié)議的理論容量是百萬(wàn)，但其容量受制于ISM頻段，這不僅僅是一個(gè)數(shù)字，而是依賴于在給定時(shí)間有多少其他協(xié)議也在使用該頻段。