干资讯:物联网无线通信技术如何选择?

物联网行业最大的问题是什么? 总之,物联网市场是“有形无形”的。 人们不难看出物联网的巨大需求。 深入人心的“万物互联”描绘了物联网普及后的美好世界。 物联网市场显然可以称得上是一个巨人,远远大于互联网(包括移动互联网)市场。 。 但现实是,虽然需求量很大,但大部分都无法得到满足,而未被满足的需求并不是有效需求。

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为什么大多数物联网需求未得到满足? 我们可以轻松排除功能原因。 现有的网络技术可以实现几乎所有的物联网应用功能。 既然功能实现没有问题,需求也有,那么最大的可能性就是投资回报率(ROI)。

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大多数物联网应用的个体价值相对较低。 换句话说,人们愿意为许多物联网应用支付的价格相对较低。 这导致许多物联网应用的投资回报率非常低,通常低到投资回报低于投资成本。 从市场角度看,自然没有人愿意投资。 因此,现阶段只有少数高价值的物联网应用(投资成本高,但投资回报也大,可以产生正的投资回报,比如一些工业互联网应用)、政府补贴的应用(非市场化)、网络建设成本低。 桌面型应用(虽然投资回报不大,但受益于LoRa、NB-IoT等LPWAN技术,投资成本较低,能产生正的投资回报)​​发展相对较好,物联网应用较多由于投资回报率低而发展。 无法上市销售。

因此,物联网行业最大的问题是投资回报率不足以将大量的潜在需求转化为有效需求。 物联网的核心在于“连接”。 因此,“连接”组件是物联网应用中最重要的组件。 显然,无线连接将是物联网最重要的“连接”形式。 千米电子正式从这个物联网行业应用最广泛的组件起步。 基于物联网应用的通信特点,历经七年,成功研发出LaKi超低功耗实时广域网技术,可以最大程度地解决投资回报不足的问题。

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LaKi是英文Last Kilometer IoT Coverage(最后一公里物联网覆盖)的前两个单词La和Ki的组合。 发音与Lucky相同。 顾名思义,这是一个专注于物联网最后一公里的大众终端。 涵盖物联网的新型无线通信技术。

LaKi是目前唯一能够同时实现广覆盖、低功耗、低时延三大关键特性的无线通信技术。 这三个关键特性直接关系到决定物理网络投资回报的核心:广覆盖降低网络成本,低功耗降低终端成本,从而最大限度地降低物联网的投资成本; 低时延提高网络的应用价值是提高投资回报最关键的手段。 可见,同时满足这三个关键特征,意味着要双管齐下,降低投资成本和提高投资回报,从而实现投资回报最大化。

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然而,无线技术很难同时实现三个关键功能。 这就是现阶段没有更多技术可以做到的根本原因。 为什么很难呢? 我们简单解释一下。

可见,广覆盖和低时延是低功耗的天敌。 至于带宽,如果专注于长距离通信,则需要尽可能减少带宽; 如果注重低延迟通信,则需要尽可能增加带宽。 因此,*通信距离、带宽、功耗是技术设计和研发必须考虑的三个最关键的参数。 *

市场上常见的物联网无线通信技术追求低功耗,这也是大多数物联网应用的必备特性。 这些技术在追求低功耗的前提下,根据其主要应用场景、另外两个关键参数通信距离和带宽进行设计。 因此,出现了蓝牙(BLE)、ZigBee等短距离通信技术,以及LoRa、NB-IoT、SigFox等长距离通信技术。

蓝牙技术应用广泛,可以说是目前物联网中使用的最重要的无线技术。 据说蓝牙的市场份额高达80%,主要是因为它的带宽比较高,达到了1MHz,所以可以实现比较低的通信延迟; 功耗也做到了极致,可以使用纽扣电池实现长久续航。 然而,为了获得上述优点,蓝牙牺牲了通信距离,只能在几米到几十米范围内进行通信。 ZigBee将带宽降低到250KHz,在距离上比蓝牙好一点,但为了保持低功耗,只能通信一两百米。 这些短距离技术具有足够低的功耗和足够的带宽,但通信距离的限制使得它们只能在小范围和小规模内部署。 从蓝牙相对较大的市场份额可以看出,很多物联网应用都需要带宽和低延迟。

LoRa和NB-IoT采用较低的带宽(一般在250kHz以内)以保证足够长的通信距离,这在一定程度上保证了更长的通信距离。 但这种改进仍然无法满足低成本组网的通信距离要求。 因此,在实际应用中,必须将发射电流提高到数十至数百毫安才能获得更远的通信距离。 几十到几百毫安的工作电流说明它们已经不再是真正的低功耗了。 而为了获得低功耗,就必须大幅减少工作时间,让物联网终端设备长时间休眠,休眠时设备实际上处于离线状态。 基于其设计目标——抄表应用,SigFox 的带宽被设计为仅为 100Hz。 虽然这些长距离技术的通信距离足够长,网络部署成本也相对较低,但低带宽和长休眠严重限制了应用类型和终端数量,使得网络只能适应应用数量少,只能承载少量终端。 严重削弱了网络的价值。

正是因为市场上常见的这些无线通信技术无法同时实现三大关键特性,很多物联网行业人士达成了共识:要获得最佳的投资回报,需要选择基于物联网应用场景的正确选择。 对于无线技术而言,选择方法是权衡三个关键特性来决定采用哪种技术,这必然无法获得最优的投资回报。

当我们说LaKi同时实现了广覆盖、低时延、低功耗三大关键特性时,我们不仅仅是说说而已,而是基于LaKi量产的射频SoC芯片的实际测试结果。 。 下面列出了使用LaKi RF SoC生产的标准模块测试得到的实际数据:

在车辆相对较少的城市直道上,采用两个外置4.5dBi增益胶棒天线的标准模块分别作为发射器和接收器。 离地高度在1.5米到2米之间。 发射机采用最大的发射机。 功率5dBm(此时电流5.9mA)即可有效通信。 接收器可接收1.5公里外的数据,实现有效通信; 有效通信距离大于1公里时,监听周期为1秒,每天传输200字节通信30次。 该型号中,年功耗为30-60mAh(相当于NB-IoT或LoRa通信情况的百分之一),使用低容量纽扣电池即可实现长期续航。

LaKi RF SoC 的带宽高达 1MHz,数据速率高达近 1Mbps,共有 64 个通道。 单通道每秒可处理2000多个终端数据。 网络处理能力很强,意味着并发用户容量大。

可以看到,LaKi的功耗、延迟和带宽与蓝牙相当,但相同功率下的通信距离增加了近百倍; 覆盖能力与LoRa、NB-IoT相当,但低时延通信下的长距离通信功耗降低了两到三个数量级! 这表明LaKi技术成功实现了广覆盖、低功耗、低时延三大关键特性。

同时满足三个关键特征也是物联网基础设施核心技术的必要条件。 因此,LaKi也可以作为构建物联网基础设施网络的核心技术。 很多人认为,无处不在的物联网是万物互联时代的必要基础设施。 如何构建无处不在的物联网? LaKi提供低成本、快速的施工解决方案:

打造全新LaKi网络,承载90%以上的物联网应用,获得最佳投资回报; 利用现有的蜂窝移动网络(手机网络)来承载剩余的应用,这些应用一般对速度要求较高,具有较高的应用价值,并且能够承受蜂窝网络较高的成本。 这种组合基本上涵盖了几乎所有类型的物联网应用,并且只需要一个新的LaKi网络。 LaKi网络的成本非常低。 以上海为例,覆盖全上海6340.5平方公里的LaKi网络最多只需要1万个基站,每个基站的成本不超过1000元。 这样,只需要不超过1000万元的硬件。 只需较低的成本即可构建覆盖整个上海地区的无处不在的物联网。

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