圖片來(lái)源：https://pixabay.com/images/id-3607640/

編譯：iothome

低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)是發(fā)展最快的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，也是全球物聯(lián)網(wǎng)連接的主要驅(qū)動(dòng)因素。隨著各種低功耗廣域網(wǎng)解決方案和供應(yīng)商的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目選擇合適的技術(shù)方案并非易事。為了幫助您選擇正確的解決方案，我們正在制作一個(gè)由兩部分組成的幫助文章系列。在第一篇文章中，我們將討論根據(jù)您用例和需求選擇最佳低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的十大標(biāo)準(zhǔn)。

1、可靠性

工業(yè)級(jí)可靠性的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分，尤其是在關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用中。高接收速率和最小的數(shù)據(jù)包丟失消除了重新發(fā)送消息的需要，即使在不利的條件下也是如此。這可確保重要數(shù)據(jù)快速到達(dá)，同時(shí)提高了能耗效率。

對(duì)于在日益擁擠、無(wú)許可證頻譜中運(yùn)行的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，抗干擾能力是確保高可靠性的先決條件。低功耗廣域網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)確定了在流量較高時(shí)避免干擾或數(shù)據(jù)包沖突的能力，從而提高了整體接收率。

2、安全性

消息機(jī)密性、身份驗(yàn)證和完整性是網(wǎng)絡(luò)安全的核心要素。多層端到端加密應(yīng)該嵌入到網(wǎng)絡(luò)中，以保護(hù)消息機(jī)密性，防止竊聽(tīng)和潛在的泄露。

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)是一種輕量級(jí)、功能強(qiáng)大的加密算法，用于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)加密。通常，可使用128位AES為通過(guò)空中接口(從終端節(jié)點(diǎn)到基站)的數(shù)據(jù)通信建立網(wǎng)絡(luò)級(jí)安全性。同時(shí)，用于回程連接的傳輸層安全(TLS)協(xié)議提供了一個(gè)補(bǔ)充安全層，以保護(hù)基于IP的數(shù)據(jù)向云傳輸。

最安全的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)還包括嚴(yán)格的消息認(rèn)證機(jī)制，以確認(rèn)消息的真實(shí)性和完整性。這可以確保只有有效的設(shè)備才能通過(guò)您的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，并且在傳輸過(guò)程中消息不會(huì)被篡改或更改。

3、網(wǎng)絡(luò)容量

龐大的網(wǎng)絡(luò)容量使您能夠在不影響服務(wù)質(zhì)量的情況下根據(jù)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)不斷增長(zhǎng)的需求進(jìn)行擴(kuò)展。此外，由于低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的無(wú)線覆蓋范圍幾乎相同，因此網(wǎng)絡(luò)容量成為基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍的重要指標(biāo)。單個(gè)基站支持的終端設(shè)備和日常消息越多，您需要的基礎(chǔ)設(shè)施就越少。

有效利用有限的無(wú)線電頻譜或頻譜效率對(duì)于實(shí)現(xiàn)較大的網(wǎng)絡(luò)容量很重要。在這種情況下，具有最小帶寬使用量的超窄帶方法提供了非常高的頻譜效率，允許更多的消息適合于分配的頻帶而不會(huì)彼此重疊。(來(lái)源物聯(lián)之家網(wǎng))同時(shí)，采用異步通信的低功耗廣域網(wǎng)系統(tǒng)需要一種緩解方案，以防止隨著消息數(shù)量和傳輸頻率的增加而發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突(即自干擾)。

4、電池壽命

電池壽命對(duì)您的總擁有成本和公司的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)有重大影響。雖然低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)共享減少功耗的通用方法，但不同系統(tǒng)的電池壽命差異很大。這是由于空中無(wú)線電時(shí)間(或消息的實(shí)際傳輸時(shí)間)存在顯著差異，鑒于傳輸是最耗電的活動(dòng)，這一點(diǎn)尤其重要。在基于蜂窩的低功耗廣域網(wǎng)中，具有高開(kāi)銷和握手要求的同步通信也會(huì)很快耗盡電池電量。

5、移動(dòng)支持

沿傳播路徑移動(dòng)的設(shè)備、移動(dòng)基站或移動(dòng)障礙物都是導(dǎo)致分組錯(cuò)誤的多普勒頻移和深度衰落的源頭。缺乏抗多普勒效應(yīng)能力的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)只能支持來(lái)自靜止或緩慢移動(dòng)的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。這限制了它們?cè)谔囟ㄎ锫?lián)網(wǎng)用例(如物聯(lián)網(wǎng)車隊(duì)管理)中的適用性。類似地，這些網(wǎng)絡(luò)可能無(wú)法連接在快速變化環(huán)境中運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，例如安裝在高速公路旁的設(shè)備，并且當(dāng)車輛的行駛速度超過(guò)100公里/小時(shí)。

6、公共網(wǎng)絡(luò)與專有網(wǎng)絡(luò)

在選擇低功耗廣域網(wǎng)解決方案時(shí)，您還需要考慮哪種更適合您的需求——公共網(wǎng)絡(luò)還是專有網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)的公共低功耗廣域網(wǎng)的最大優(yōu)勢(shì)是節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施成本。然而，公共低功耗廣域網(wǎng)意味著您將依賴于提供商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，而這往往離全球覆蓋還很遠(yuǎn)。公共低功耗廣域網(wǎng)在許多區(qū)域都留下了覆蓋范圍的盲區(qū)，并且在網(wǎng)絡(luò)邊緣運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)經(jīng)常遭受連接不可靠的困擾。(來(lái)源物聯(lián)之家)另一方面，專用網(wǎng)絡(luò)允許最終用戶根據(jù)自己的需求在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和覆蓋范圍上靈活地進(jìn)行快速部署。公共網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是集中式后端和云服務(wù)器上的數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題。

7、專有與標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)支持多個(gè)硬件供應(yīng)商，并采用軟件定義方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)有助于避免供應(yīng)商鎖定問(wèn)題，同時(shí)促進(jìn)長(zhǎng)期互操作性。因此，采用者可以靈活地適應(yīng)未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì)和不斷變化的公司需求。通過(guò)嚴(yán)格的評(píng)估流程，由標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)組織標(biāo)準(zhǔn)化和認(rèn)可的解決方案還提供了有保證的可信度和服務(wù)質(zhì)量。

8、工作頻率

工作頻率是選擇低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)時(shí)要考慮的另一個(gè)因素，因?yàn)樗鼤?huì)大大影響網(wǎng)絡(luò)性能。由于許可頻段的高成本壁壘，大多數(shù)低功耗廣域網(wǎng)供應(yīng)商利用無(wú)許可的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻段來(lái)加快技術(shù)開(kāi)發(fā)和部署。

盡管當(dāng)今有許多ISM頻段可用，但2.4GHz頻段和亞GHz頻段之間存在一些主要差異。通常，工作在2.4 GHz的低功耗廣域網(wǎng)提供更高的數(shù)據(jù)吞吐量，但代價(jià)是距離和電池壽命更短。最重要的是，2.4 GHz無(wú)線電波對(duì)建筑物的穿透力較弱，并受到更高的同頻干擾。

9、數(shù)據(jù)速率

每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都有不同的數(shù)據(jù)速率要求，應(yīng)根據(jù)正在考慮的低功耗廣域網(wǎng)解決方案進(jìn)行衡量。值得注意的是，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用具有相當(dāng)高的延遲容限，只需要定期傳輸數(shù)據(jù)即可。由于更快的數(shù)據(jù)速率往往伴隨著范圍和功耗的權(quán)衡，因此選擇最能平衡這些標(biāo)準(zhǔn)的解決方案將有利于投資回報(bào)。

10、負(fù)載大小可變

有效負(fù)載或用戶數(shù)據(jù)大小應(yīng)該由實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)，而不是由某項(xiàng)技術(shù)固定。負(fù)載大小可變的低功耗廣域網(wǎng)解決方案允許用戶將新的用例無(wú)縫集成到他們現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中，而不管負(fù)載需求如何。

歸根結(jié)底，低功耗廣域網(wǎng)解決方案背后的技術(shù)和技術(shù)設(shè)計(jì)決定了它在上述標(biāo)準(zhǔn)中的性能。在本系列的第二篇文章中，我們將深入探討四個(gè)主要的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)組，以及它們?nèi)绾翁峁┻@些參數(shù)。敬請(qǐng)期待!