物联网远距离通信标准,利用NB-IoT降低功耗

因应物联网(internet of thing;iot)远距离通信需求而生的低功耗广域(lpwa)网络正日益成长,但根据其支持阵营表示,其中的一些先进选项——超长距离低功耗数据传输(long range:lora)和窄带物联网(nb-iot),仍然有大量的技术工作尚待完善中。同时,曾经是新兴领域技术新宠之一的sigfox,如今看来正在苦苦地挣扎求生存。
整体而言,物联网正逐渐获得市场动能。但是,当今的成长驱动力——企业用户,需要的是一种更易于将iot数据馈入其信息技术(it)系统中的方式。然而,这也是目前多家公司致力于以其开发中的固件加以填补的缺口。
去年有超过3,200万套采用免授权lora网络的设备出货,导致lpwa网络拥塞。据市场研究公司ihs markit表示,基于lte的nb-iot才刚刚起步,但其成长力道强劲,2017年出货量超过1,600万套。
网络网关和终端节点供应商multitech首席技术官david smith说:“我们看到在cat-m1、nb-iot和lora等领域的全线成长,但目前最大的市场成长来自于lora,部份原因在于蜂窝物联网的覆盖范围仍然不稳定。”
lora和nb-iot——两种lpwa网络都还有许多工作尚待完善中。
lora网络之间的漫游标准最快要等到今年稍晚才能完成。而有些lora用户希望能够进一步支持更多的展频因子(sf)和更广泛的通道,以覆盖更多的用例。
此外,有些则需要更窄的通道,才能在拥挤的2.4ghz频带上处理共存问题。其他人则希望将封包上时间戳的准确性从现在的25微秒(μs)缩短到30纳秒(ns),以便在10公尺(m)范围内提升定位准确度。
也许最重要的是,lora用户仍然在等待获semtech授权的业者开发出更低成本的整合芯片组,例如微芯科技(microchip)、瑞萨(renesas)和意法半导体(stmicroelectronics;st)等。semtech无线产品营销总监vivek mohan表示:“到今年年底,你就会看到其中的一部份出样。”
该公司并预计不久将在中国发布获授权商,他们主要是为自家应用设计芯片的当地oem。截至目前为,中兴通信(zte)的业务停摆并未对于他在中国主导的lora网络带来任何麻烦,mohan强调,在与中国联通(china unicom)等业界伙伴合作下,lora网络在上海各地已经启用一年多了。
semtech计划及时发布新的网络网关芯片,以便于系统在明年夏季出货。它将支持展频因子5和6以及更多下行链路通道,支持像共享单车等服务。同时,他并补充说,该公司目前还在部署可实现更精确时间戳和定位的纯软件解决方案。
nb-iot降低功耗
至于nb-iot,最初的3gpp第13版(release 13)由于缺乏行动支持,而且比起lora的功耗也更高。ceva于本周推出一款据称能够实现release 14版本160-kbits/s数据速率和14-dbm功率传输的核心,该公司宣称这款核心将是用于未来部署的关键。
但有人说nb-iot的功耗比lora更高了10倍。这是因为nb-iot在睡眠模式下的功耗约25微安(ma),而且大约每小时唤醒一次与基站通信。相形之下,lora芯片在睡眠时的功耗不到1ma,而且只有在必须发送数据时才会唤醒。
ceva的dragonfly nb2核心采用更快的release 14数据速率和更低的发射功率级,尽可能地减少nb-iot功率放大器(pa)的利用。尽管ceva在release 13核心中拥有超过10款设计,ceva无线部门业务开发总监与产品营销经理emmanuel gresset解释,“由于功耗问题,客户都希望升级设计到release 14.。。.。。因此,未来将不再支持release 13,并由release 14完全取代”。
他说,各种不同的芯片、模块和系统供应商将为新的蜂窝物联网标准开发soc,特别是在中国。ihs则表示,中国政府的iot计划正致力于推动大部份的nb-iot部署。
有些人则对最新标准采取更慎重的看法。ihs分析师sam lucero说:“release 14并非改变游戏规则,而是一种渐进式改善,因而不会从根本上改变发展轨迹。”
telit应用工程副总裁ken bednasz表示,nb-iot模块尺寸将从28mm2缩小至下一代芯片组的15mm2。“业界正在致力于解决的事情之一是为地下室和地下的智慧电表扩大rf覆盖范围。”telit是一家采用高通(qualcomm)和altair芯片的模块制造商。
同时,据称sigfox今年并未达到网络注册至少600万活跃用户的目标。该公司透露,截至今年2月时约有250万用户,最近的数据则更新到300万用户了,但是,ihs iot分析师lee ratliff说:“相较于lora,它已经远远落后了。”
整体来看,商业用户正在慢慢地部署物联网网络,但他们缺乏挑选硬件的经验,他们需要一种简单的方法将物联网数据导入it系统。multitech的smith说:“对于企业来说,目前的方式十分混淆,他们还得花时间学习。”
而仅在lora领域,诸如everynet、kerlink、multitech和senet等公司均致力于开发中介固件,以建构iot与it之间的链接。随着企业开始关注如何透过物联网网络取得投资报酬率之际,这已成为克服挑战的重要部份。
smith说:“有些人确切地知道自己要做什么,有些人大概知道且在试着搞清楚具体情况,但是,还有很多人不知道可能做些什么,而且也不了解设备的最新技术状况。”

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