《電子技術(shù)應(yīng)用》
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論LoRa的競爭優(yōu)勢

2018-07-09
關(guān)鍵詞: IOT LORA NB-IOT

  目前,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的幾大標(biāo)準(zhǔn),如NB-IoT、LoRa、SigFox等,正在用各自擅長的技術(shù)和應(yīng)用搶奪IoT風(fēng)口,以爭取在這片廣闊的市場上占得先機(jī)。

  NB-IoT是電信標(biāo)準(zhǔn)延伸出來的,主要由電信運(yùn)營商支持,而LoRa的標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)商業(yè)運(yùn)用平臺(tái),兩者主要差異在于商業(yè)運(yùn)營的模式:NB-IoT基本是由電信運(yùn)營商來運(yùn)營,所以使用者必須用它的網(wǎng)關(guān)和服務(wù),而LoRa有各種不同的組合方式,商業(yè)的模式是完全不同的。

  而在技術(shù)層面,NB-IoT和LoRa的差異不是特別大,各有優(yōu)缺點(diǎn)。在某些領(lǐng)域,國內(nèi)有一些用戶在并行使用這兩種技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT比較受限于基站,而LoRa要加入一個(gè)網(wǎng)關(guān)比較容易,相對(duì)來說價(jià)格低很多。用戶可以根據(jù)需要,增加不同的網(wǎng)關(guān)覆蓋。LoRa的覆蓋程度可能比NB-IoT更廣一點(diǎn)。

  LoRaWAN的特色

  低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)預(yù)計(jì)將會(huì)支持物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)十億設(shè)備。而LoRaWAN是LoRa聯(lián)盟制定的一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn),它定義了基于LoRa芯片的LPWAN技術(shù)的通信協(xié)議。LoRa聯(lián)盟成立有兩年多時(shí)間了,且LoRaWAN在市場上部署已有一段時(shí)間,它有以下幾個(gè)特點(diǎn):

  1、長壽命,LoRaWAN的電池性能非常強(qiáng),整個(gè)系統(tǒng)可以在非常省電的情況下工作。它有三個(gè)能效模式,可以根據(jù)耗電的情況,選擇不同的工作狀態(tài)。例如在水表上的應(yīng)用,可以有10年的壽命,這10年里不需要更換電池。

  2、長距離,LoRaWAN可以實(shí)現(xiàn)幾十公里的數(shù)據(jù)傳輸,且整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)非常簡單,成本非常低。

  3、安全。LoRaWAN制定了一個(gè)資料保密的安全協(xié)議,分兩個(gè)層級(jí),一是在網(wǎng)關(guān)上面,二個(gè)是在傳輸數(shù)據(jù)上面的加密,需要兩個(gè)key,可以過網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳輸出去。在接收端還有一個(gè)解碼的Key。

  4、可擴(kuò)展容量,當(dāng)裝機(jī)容量比較大時(shí),就需要可擴(kuò)展能力支持,LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議允許隨意增加網(wǎng)關(guān)。

  5、定位,LoRaWAN可以提供定位,而且無需GPS支持。

  6、開放認(rèn)證,這可以讓互通性更容易實(shí)現(xiàn)。

  在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建上,LoRaWAN可以支持私人網(wǎng)絡(luò),也可以支持公共網(wǎng)絡(luò),完全由使用者或運(yùn)營商來決定提供怎樣的服務(wù),它也支持不同的運(yùn)營模式,這由客戶和市場來決定。

  LoRa聯(lián)盟提供認(rèn)證服務(wù),當(dāng)會(huì)員的產(chǎn)品做完之后,如果需要認(rèn)證,該聯(lián)盟協(xié)會(huì)的相關(guān)合作廠商可以提供LoRaWAN的認(rèn)證。

  據(jù)來自LoRa聯(lián)盟大使的kenny pai介紹,目前,該聯(lián)盟已經(jīng)有超過500個(gè)會(huì)員,其中網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商有83個(gè),全球大概已經(jīng)超過了100個(gè)國家布置了LoRa網(wǎng)絡(luò),包括電信運(yùn)營商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、私人獨(dú)立機(jī)構(gòu)自己使用的網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)遍及美國、加拿大、巴西、中國、俄羅斯、印度、馬來西亞、新加坡等國家和地區(qū)。

  在中國,阿里巴巴是LoRa的積極推動(dòng)者,其在浙江杭州、寧波都有相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。kenny pai表示,就中國來講,在我們會(huì)員反饋的信息里面,可以看到眾多垂直市場,如智慧城市、智慧家居、智慧農(nóng)業(yè)和智能消防等,都用到了LoRaWAN技術(shù),很多垂直解決方案已經(jīng)量產(chǎn)且面市了。

  產(chǎn)品方面,各種設(shè)備一應(yīng)俱全,如基站,有很多家公司在做,包括網(wǎng)站的服務(wù)器,以LoRaWAN為主,提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。

  漫游方面,由于不同的國家和地區(qū)使用的頻段不太一樣,所以,LoRaWAN標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定好了一個(gè)漫游標(biāo)準(zhǔn),只要符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),就可以跨區(qū)域、跨不同的運(yùn)營商進(jìn)行通信。

  由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定出來了,而且大部分會(huì)員已經(jīng)通過,對(duì)于不同的運(yùn)營商而言,如何開放LoRa Device到彼此的網(wǎng)域下,以及產(chǎn)生的費(fèi)用等,是目前要面對(duì)的問題,需要運(yùn)營商之間協(xié)調(diào)、溝通,以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。

  kenny pai表示,漫游是LoRaWAN的一個(gè)很強(qiáng)的特性,這在中國不明顯,因?yàn)橹袊容^廣大,整個(gè)國家是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),一般不存在漫游問題。而歐洲則不同,會(huì)面臨這個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)槟阒灰x開一個(gè)國家,就要換一個(gè)運(yùn)營商,他們需要跨不同國家做網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。

  阿里云的LoRa生態(tài)建設(shè)

  阿里巴巴云也是LoRa聯(lián)盟的成員,今年3月份,阿里云IoT在深圳宣布,阿里云將全部進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)。據(jù)來自阿里云IoT的王云詞介紹,他們?cè)谖覀冊(cè)诎⒗镌拼罱艘粋€(gè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái),包括整個(gè)平臺(tái)環(huán)境,以及一站式開發(fā)IDE的環(huán)境工具,還包括ICA的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn),這是在云側(cè)。

  在端側(cè),有AliOS Things,這是嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),對(duì)比市面上的操作系統(tǒng),它集成了很多插件,以支持物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)者更好的在端側(cè)連到阿里云。邊緣計(jì)算可以很好解決把云計(jì)算的能力向下延伸到靠近設(shè)備的邊側(cè),實(shí)現(xiàn)云、管、邊、端的協(xié)同計(jì)算。

  阿里云的強(qiáng)項(xiàng)是云計(jì)算和整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái),它并不擅長在單點(diǎn)的應(yīng)用上去做很多垂直應(yīng)用開發(fā)。所以,阿里云開發(fā)了一個(gè)阿里云Link WAN物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)的管理平臺(tái),主要支持LoRa協(xié)議。

  據(jù)王云詞介紹,Link WAN是基于LoRa網(wǎng)絡(luò),以及整個(gè)Link物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),它他和阿里我們?cè)频奈锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)緊密相連,也就是說,使用LoRaWAN作為連接的物聯(lián)網(wǎng)垂直應(yīng)用,也可以使用阿里的Link WAN 核心網(wǎng)平臺(tái)管理所有的基站和節(jié)點(diǎn)設(shè)備。它也可以使用Link物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的功能,還可以選擇其他平臺(tái)。

  從功能來看,Link WAN平臺(tái)包括網(wǎng)關(guān)的管理,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)的管理,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和計(jì)費(fèi)功能,形成了一個(gè)閉環(huán)的LoRaWAN核心網(wǎng)。據(jù)悉,這里面沉淀了阿里巴巴多年來的核心技術(shù),包括海量連接技術(shù)。

  除了Link WAN平臺(tái),阿里云IoT還提供了非常豐富的LoRa產(chǎn)品,包括LoRa節(jié)點(diǎn)設(shè)備,LoRa網(wǎng)關(guān)到平臺(tái)。在LoRa的節(jié)點(diǎn)方面,阿里云有兩種方式,一是通過阿里云IoT安全的產(chǎn)品ID2,可以把標(biāo)準(zhǔn)的LoRa聯(lián)盟的安全密鑰下發(fā)下去,同時(shí)支持集成安全能力的芯片,網(wǎng)關(guān)可以把安全的SDK放進(jìn)去,可以實(shí)現(xiàn)非常安全的鏈路。

  王云詞表示,我們支持多樣化的場景,有三種方式:支持V2C,支持?jǐn)?shù)據(jù)直接上云,還直接通過我們的Link物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)。

  據(jù)悉,阿里巴巴今年會(huì)在浙江杭州和寧波搭建城域網(wǎng),已經(jīng)具備商業(yè)的條件,同時(shí)在探討和各種各樣的合作伙伴拓展LoRa網(wǎng)絡(luò)的可行性,有些項(xiàng)目正在快速的推進(jìn)當(dāng)中。

  LoRa對(duì)園區(qū)的管理

  在阿里巴巴自己的園區(qū),應(yīng)用了LoRaWAN的技術(shù)做園區(qū)管理。據(jù)王云詞介紹,2017年,他們我們?cè)跓o錫鴻山打造了中國第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn),在無錫鴻山城市管理當(dāng)中大量應(yīng)用了LoRa的傳輸技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議來做城市的管理?!拔覀?cè)邙櫳讲渴鹆舜罅康膫鞲衅?,通過LoRa協(xié)議,把數(shù)據(jù)采集到我們的平臺(tái)上,做統(tǒng)一的管理?!蓖踉圃~表示。

  王云詞舉了一個(gè)例子,是關(guān)于菜鳥物流園區(qū)是如何應(yīng)用LoRa技術(shù)的。據(jù)悉,菜鳥園區(qū)總建筑面積大概20萬平方米,這個(gè)園區(qū)用了4個(gè)LoRa的微型網(wǎng)關(guān),4個(gè)基站,就覆蓋了整個(gè)20萬平方米的園區(qū)。在這方面,我們有一些具體的應(yīng)用的場景。

  一個(gè)場景是智能水表,在水表上面裝了相應(yīng)的LoRa模組,可以遠(yuǎn)程抄取用水量,在我們整個(gè)Link物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)上,使用了智能算法,可以計(jì)算出這些水的用量情況,以及一些特殊的異常情況。單表的用水量激增的時(shí)候,就懷疑這個(gè)地方可能是漏水了,或者一二級(jí)表的誤差數(shù)據(jù)激增,發(fā)現(xiàn)異常變化的時(shí)候,可以通過算法查找用水的情況。

  有一個(gè)比較有意思的應(yīng)用,就是極具物流園區(qū)特色的智能井蓋??梢酝ㄟ^傳感器,結(jié)合LoRa技術(shù),檢測井蓋的傾斜度和井內(nèi)的水位情況。

  還有一個(gè)特色是,貨物堆高堆到一定程度很危險(xiǎn),需要監(jiān)測有沒有超高,園區(qū)里有雷達(dá)對(duì)周圍做水平掃描,一旦貨物的高度到了警戒線,會(huì)觸發(fā)報(bào)警,通過LoRa網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)上面,就可以監(jiān)測貨物的安全程度了。


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