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LPWAN 物联网支撑平台
解决方案
目 录
一、项目背景 3
二、产品简介 7
三、设计目标 8
四、应用模式 9
五、系统架构 10
六、平台核心系统 11
七、扩展和对接应用系统 21
八、产品优势 43
一、项目背景
当前,所有设备所需无线网络连接方式有广域和局域两种。局
域连接方式主要为 WiFi 、蓝牙、 Zigbee 、电力载波等,这也是智能
家居、穿戴设备、智能硬件等终端采用的流行网络技术;在广域连接
方面,更多是借助电信运营商提供的蜂窝网络连接,如 GPRS、3G、
4G等,在交通、物流、工业、能源等各行业终端被广泛采用。
然而仍有大量设备需求是现有网络技术无法满足,如水、电、
燃气等计量表、管网、路灯、垃圾站点等公用事业、大面积的畜牧养
殖和农业灌溉、广布局且环境恶劣的气象、水文、山体数据采集,矿
井和偏僻的户外作业等。 这些类型终端联网若采用现有运营商蜂窝网
络,则会遇到问题的有:
(1)信号覆盖: 大部分设备布局在人口稀少、 环境复杂的区域,
存在运营商网络覆盖或信号强度不足的问题,无法保障数据稳定传
输;
(2)功耗问题:很多设备没有持续电力供应的条件,主要通过
电池供电方式, 若采用运营商网络则需频繁更换电池, 在一些恶劣环
境下也不具备更换条件;
(3)经济性问题:此类设备仅需传输极少量的传感器数据,且
传输频率不高, 而当前运营商网络是为高带宽而设计, 采用这一网络
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不仅占有网络、码号资源,也会产生不少包月流量费用。
1.LPWAN技术体系
低功耗广域物联网( LPWAN)技术是近年国际上一种革命性的物
联网接入技术,具有远距离、低功耗、低运维成本等特点,与 WiFi
蓝牙、ZigBee 等现有技术相比, LPWAN真正实现了大区域物联网低成
本全覆盖。而 LPWAN解决了上述 3 个问题,包括:传输距离在复杂的
城市环境中达到 3 公里以上,空旷地域高达 15 公里以上,穿透性较
强,很多恶劣环境下也有信号;支持窄带数据传输,网络通信成本极
低;由于低数据传输速率,基于 LPWAN设备功耗极低,普通一个电池
便可支撑数年甚至十多年。
根据 IDG 的研究,单单 LPWAN技术,到 2023 年前就可以为全球
增加 30 亿的连网数量,基于 LPWAN技术的相关产业在未来将迎来爆
发式增长。 不少公司已开始行动且推动商业化的实现, 目前商用化较
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为迅速的是 SigFox 和 LoRa两种 LPWAN技术,另有不少 Nb-IoT 等技
术也在不断研发和商用化过程中。
1)LoRa
LoRa技术其和其他远距离低功耗通信技术不同的是, LoRa联盟
推出了完全支持蜂窝物联网应用的 LoRaWAN通信协议。该通信协议能
够很好的处理节点漫游、 基站容量管理、节点鉴权等蜂窝技术的要求,
而且因为其开放性, 全球大量的研发型公司参与其中不断更新修正完
善 LoRaWAN通信协议,使得该通信协议有着自我修复不断进化的能
力。
2)Nb IoT
NB-IoT 技术是一种
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