圖片來源：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)級可靠性的重要性怎么強調(diào)都不過分，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，同時提高了能耗效率。

對于在日益擁擠、無許可證頻譜中運行的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)來說，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)計確定了在流量較高時避免干擾或數(shù)據(jù)包沖突的能力，從而提高了整體接收率。

2、安全性

消息機密性、身份驗證和完整性是網(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，以保護消息機密性，防止竊聽和潛在的泄露。

高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)是一種輕量級、功能強大的加密算法，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為通過空中接口(從終端節(jié)點到基站)的數(shù)據(jù)通信建立網(wǎng)絡(luò)級安全性。同時，用于回程連接的傳輸層安全(TLS)協(xié)議提供了一個補充安全層，以保護基于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)格的消息認證機制，以確認消息的真實性和完整性。這可以確保只有有效的設(shè)備才能通過您的網(wǎng)絡(luò)進行通信，并且在傳輸過程中消息不會被篡改或更改。

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)采集點不斷增長的需求進行擴展。此外，由于低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的無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。

有效利用有限的無線電頻譜或頻譜效率對于實現(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彼此重疊。(來源物聯(lián)之家網(wǎng))同時，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。這是由于空中無線電時間(或消息的實際傳輸時間)存在顯著差異，鑒于傳輸是最耗電的活動，這一點尤其重要。在基于蜂窩的低功耗廣域網(wǎng)中，具有高開銷和握手要求的同步通信也會很快耗盡電池電量。

5、移動支持

沿傳播路徑移動的設(shè)備、移動基站或移動障礙物都是導(dǎo)致分組錯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)只能支持來自靜止或緩慢移動的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。這限制了它們在特定物聯(lián)網(wǎng)用例(如物聯(lián)網(wǎng)車隊管理)中的適用性。類似地，這些網(wǎng)絡(luò)可能無法連接在快速變化環(huán)境中運行的節(jié)點，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100公里/小時。

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，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)運營商運營的公共低功耗廣域網(wǎng)的最大優(yōu)勢是節(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。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)邊緣運行的節(jié)點經(jīng)常遭受連接不可靠的困擾。(來源物聯(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)計和覆蓋范圍上靈活地進行快速部署。公共網(wǎng)絡(luò)的另一個主要缺點是集中式后端和云服務(wù)器上的數(shù)據(jù)隱私問題。

7、專有與標(biāo)準(zhǔn)

通過支持多個硬件供應(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)商鎖定問題，同時促進長期互操作性。因此，采用者可以靈活地適應(yīng)未來的技術(shù)趨勢和不斷變化的公司需求。通過嚴(yán)格的評估流程，由標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織標(biāo)準(zhǔn)化和認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)時要考慮的另一個因素，因為它會大大影響網(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)商利用無許可的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻段來加快技術(shù)開發(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，但代價是距離和電池壽命更短。最重要的是，2.4 GHz無線電波對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)解決方案進行衡量。值得注意的是，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)遠程監(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。

10、負載大小可變

有效負載或用戶數(shù)據(jù)大小應(yīng)該由實際的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動，而不是由某項技術(shù)固定。負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)。敬請期待!