低功耗物聯(lián)網(wǎng)連接：蜂窩與LoRaWAN

　　物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是一種技術(shù)。它包括幾個(gè)不同的解決方案和部分，涉及許多領(lǐng)域，從網(wǎng)絡(luò)到最終用戶硬件和設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)科學(xué)。每項(xiàng)技術(shù)都必須不斷發(fā)展，才能讓您的任務(wù)關(guān)鍵型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成為可能，而技術(shù)的發(fā)展也是為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

　　“物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是一種技術(shù)。它包括幾個(gè)不同的解決方案和部分，涉及許多領(lǐng)域，從網(wǎng)絡(luò)到最終用戶硬件和設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)科學(xué)。”

　　在物聯(lián)網(wǎng)的早期，能效就是這樣一個(gè)挑戰(zhàn)。連接網(wǎng)絡(luò)需要電力。一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)消耗了設(shè)備的大量電力。但是，由于需要大量電力，我們?cè)S多最有價(jià)值的物聯(lián)網(wǎng)用例很難交付。

　　例如，無論資產(chǎn)去哪里，資產(chǎn)跟蹤設(shè)備都必須工作。微移動(dòng)產(chǎn)品每天都要走很遠(yuǎn)的距離。即使是固定的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也很難觸及。想象一下水下養(yǎng)魚傳感器或者分布在廣闊區(qū)域的智能煤氣表。

　　這些設(shè)備無法接入有線電網(wǎng)，因此它們必須依靠電池供電。頻繁充電或更換電池會(huì)很快毀掉商業(yè)案例;簡(jiǎn)直太費(fèi)力太貴了。對(duì)于這些用例，設(shè)備在連接到網(wǎng)絡(luò)或共享數(shù)據(jù)時(shí)必須消耗非常有限的功率。

　　網(wǎng)絡(luò)工程師用低功率廣域網(wǎng)(LPWANs)解決了這個(gè)問題。這些連接解決方案旨在盡可能降低設(shè)備功耗。但是LPWAN技術(shù)并沒有那么簡(jiǎn)單。對(duì)于今天的物聯(lián)網(wǎng)用戶來說，兩種類型的LPWA網(wǎng)絡(luò)是最常見的:LoRaWAN和蜂窩LPWAN。如果您計(jì)劃部署電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，您應(yīng)該選擇這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的哪一種?

　　為了找到答案，讓我們仔細(xì)看看每一個(gè)。下面是蜂窩LPWAN和LoRaWAN連接的快速比較，包括各自的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)和核心用例。

　　LoRaWAN 的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

　　LoRaWAN 是一種無線電通信協(xié)議，支持在未經(jīng)許可的無線頻譜上共享數(shù)據(jù)。 這意味著什么? AT&T 和 Verizon 等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商許可支持無線電傳輸?shù)牟糠蛛姶蓬l譜。 他們?yōu)檫@些樂隊(duì)的獨(dú)家使用權(quán)付費(fèi)。 反過來，它們必須滿足監(jiān)管機(jī)構(gòu)和貿(mào)易團(tuán)體設(shè)定的某些性能要求。

　　雖然非營(yíng)利性 LoRa 聯(lián)盟支持 LoRaWAN 協(xié)議，但該技術(shù)比蜂窩 LPWAN 的集中度要低得多。 這提供了自力更生，以換取一定程度的可靠性。

　　以下是 LoRaWAN 連接的一些好處：

　　LoRaWAN 使用未經(jīng)許可的頻譜歷來降低了成本。

　　LoRaWAN 的去中心化特性允許大量定制，假設(shè)您知道如何從頭開始構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)。

　　LoRaWAN 在智能建筑和電表等固定物聯(lián)網(wǎng)用例中擁有悠久的成功歷史。

　　但與蜂窩 LPWAN 技術(shù)相比，LoRaWAN 也存在一些限制：

　　未經(jīng)許可的無線電頻段是一種特別有限的資源。 與許可的蜂窩選項(xiàng)相比，這導(dǎo)致 LoRaWAN 連接的數(shù)據(jù)共享率較低。

　　由于沒有移動(dòng)性或可靠的全球提供商支持，因此通過 LoRaWAN 連接支持移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備非常困難。

　　與蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比，LoRaWAN 的最大缺點(diǎn)可能是缺乏單一服務(wù)提供商。 借助 LoRaWAN，您可以構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)，也可以信任第三方開發(fā)人員為您構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

　　那么為什么 LoRaWAN 如此受歡迎呢? 從歷史上看，使用該協(xié)議的芯片組比蜂窩芯片組更便宜。 該操作也更便宜，因?yàn)槟鸁o需向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商支付帶寬費(fèi)用。 然而，正如我們將要討論的，LTE 添加了 NB-IOT 和 LTE-M，新型連接即服務(wù)提供商正在縮小 LoRaWAN 與這些低功耗蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間的成本差距。

　　蜂窩 LPWAN 的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

　　低功耗蜂窩網(wǎng)絡(luò)使用兩種主要的移動(dòng)通信協(xié)議：NB-IoT 和/或 LTE-M。 這些協(xié)議受到主要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的支持，這些運(yùn)營(yíng)商以比典型消費(fèi)者數(shù)據(jù)計(jì)劃低得多的速率提供這些機(jī)器對(duì)機(jī)器 (IoT) 連接解決方案。 它們還由全球領(lǐng)先的電信標(biāo)準(zhǔn)合作伙伴 3GPP 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

　　根據(jù)您在世界上部署 IoT 設(shè)備的位置，您可能會(huì)通過 NB-IoT 或 LTE-M 找到更好的覆蓋范圍。 但是，您不必只選擇一個(gè)。 物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)人員越來越多地提供同時(shí)支持這兩種協(xié)議的調(diào)制解調(diào)器。

　　無論您使用 NB-IoT、LTE-M 還是同時(shí)使用兩者，與 LoRaWAN 連接相比，這些蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)都具有一些優(yōu)勢(shì)：

　　這些網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建立、維護(hù)、驗(yàn)證和監(jiān)管。 這使得蜂窩網(wǎng)絡(luò)比整個(gè) LoRaWAN 部署更加可靠。

　　蜂窩 LPWA 網(wǎng)絡(luò)提供比 LoRaWAN 更高的數(shù)據(jù)速率，提供無線軟件更新等強(qiáng)大功能。

　　功耗與 LoRaWAN 類似，并且由于 eDRX 和 PSM 等低功耗模式而更加高效。

　　由于覆蓋全球，蜂窩 LPWAN 技術(shù)支持移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)。 它是供應(yīng)鏈物聯(lián)網(wǎng)、微移動(dòng)、可穿戴設(shè)備和許多消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品(僅舉幾例)的首選。

　　傳統(tǒng)上，蜂窩 LPWAN 連接的主要缺點(diǎn)是價(jià)格。 蜂窩調(diào)制解調(diào)器的成本高于其 LoRaWAN 替代方案，當(dāng)然，您必須向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商支付連接費(fèi)用。 或者你呢?

　　由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的另一項(xiàng)發(fā)展：連接即服務(wù)提供商的崛起，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接的成本不再是問題。

　　蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接即服務(wù)提供商

　　如果您想要蜂窩 LPWAN 的移動(dòng)連接，而又不想支付更高的價(jià)格，只需找到合適的連接即服務(wù)合作伙伴即可。 這些云運(yùn)營(yíng)商使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署變得簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，從單個(gè)智能建筑到全球產(chǎn)品發(fā)布。

　　他們與許多移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商保持合作伙伴關(guān)系，讓您免去處理多個(gè)合同的麻煩。 他們提供多身份 SIM 卡，可以從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)無縫跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從而提供備份冗余并避免漫游費(fèi)用。 它們使您可以通過單一管理平臺(tái)云平臺(tái)控制您的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

　　他們做這一切的成本比你想象的要低得多。 如今，您每年可以低至 1 美元購買蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接。

　　您幾乎可以零費(fèi)力地將設(shè)備與多年的連接捆綁在一起：只需部署并開始獲得好處。 簡(jiǎn)單性和低成本幾乎適合任何用例。 在新的連接市場(chǎng)中，在蜂窩 LPWAN 和 LoRaWAN 之間進(jìn)行選擇要容易得多，因?yàn)閮r(jià)格差異要小得多。