通过LPWA导航可靠的物联网连接

这已经成为许多球员的故事……至少到目前为止

直到最近，移动网络本质上一直是WWAN IOT连接的镇上唯一的游戏。但是，近年来，随着低功率无线访问（LPWA）解决方案的出现，情况发生了变化。这些解决方案包括各种在无线电频谱中运行的专有和基于标准的技术。解决方案是由Ingenu，Link Labs，M2Comm，NWave，Qowisio，Semtech（Lora），Silver Spring等公司提供的解决方案SIGFOX和Telensa。在过去的18到24个月中，移动行业通过热门开发专门为物联网设计的有执照的频谱解决方案对LPWA竞争做出了反应。这最终达到了EC-GSM/GPRS，LTE CAT 1和LTE CAT M1和M2（又名NB-iot）技术的标准化工作。它还预示着NB-MulteFire的计划，该计划目前被认为是用于无执照操作的“交叉”技术。

有了如此多的替代WWAN解决方案，并非所有人都会取得持续的市场成功，尤其是随着许可频谱技术的竞争日益增长的竞争。尽管LPWA市场是新生的，但Sigfox，Semtech（Lora）和Silver Spring的远距离802.15.4解决方案已获得迄今为止最大的市场吸引力。但是，越来越多的竞争来自其他球员，例如英格努。这些和其他LPWA提供商采用的业务模型是多种多样的，主要受涉及的参与者和技术的现任职位的影响。Sigfox和Ingenu具有垂直集成的业务模型，并保持了网络部署的紧密牵引。这与Semtech进行了对比，Semtech的Lora技术可以从架子上购买，并由私人企业和商业网络提供商部署。

虽然洛拉（Lora）是专有的无线电技术，但它得到了Lorawan的支持，Lorawan提供了标准化的Mac和应用程序开发环境。在某些情况下，洛拉（Lora）使用修改后的MAC和应用程序层运行，例如Link Labs的交响曲解决方案的情况。Silver Spring具有大规模的智能仪表部署，并正在扩展其解决方案以支持各种智能城市应用程序。Sigfox使用简化的无线电技术来启用超纳罗带连接性（100 bps），这与Lora，Ingenu和远距离的802.15.4进行了对比传播频谱技术，可以根据所使用的通道带宽和扩展因子以多种速率运行。

是时候破坏炒作气球了

随着技术供应商促进各自的LPWA解决方案，在许多情况下，夸张的绩效主张是泛滥的。例如，技术供应商同时引用不切实际的网络覆盖能力，同时吹捧恒星设备的能源效率。实际上，这些是相互排斥的。其他玩家比较实用传播频谱的性能和理想化窄带系统，没有考虑实际实施约束，例如频率漂移和无载频谱资源的最佳共享。传播频谱技术的拥护者在网络覆盖范围和减轻干扰方面往往过于乐观。此外，性能估计通常是基于无线电传播模型，这些模型无法解决信号变异性在实际操作环境中的影响。

使用LPWA模拟从小说中解密事实

我们开发了几种仿真工具，以调查无线电传播，覆盖范围和干扰条件对物联网网络性能的影响。我们在各种操作条件下为洛拉提供了几个模拟结果。其他物联网技术可以观察到可比的趋势。Lora使用的传播无线电技术具有多种不同类别的操作，频道带宽；SR6或SR7和SR12之间的扩散率。SR6/SR7操作的处理增益最少，可以在理想的无线电传播条件下实现最高数据速率。当需要更具挑战性的无线电传播条件（尽管信号数据速率较低）需要更大的无线电传播条件时，使用较大的加工收益时，使用高SR速率。

稀疏的LPWA部署消耗了物联网设备电池并增加停机
图1说明了网络密度对在900 MHz无执照频谱中运行的基于LORA的物联网系统性能的影响。图1中显示的两个案例都考虑一个支持10,000的单个基站物联网每个传输消息的设备为35.25字节。来自每个设备的消息是在显示的30分钟模拟期内随机发送的。为了模拟，在整个覆盖区域中随机放置IoT设备，路径损失的特征是具有与6DB标准偏差的对数正态变异性的Okumura-Hata Urban模型。

如果单个基站在100平方英里的面积上支撑10,000个节点，则估计理论中断概率为6.1％，平均物联网设备电池寿命为5。4年。假设使用了3.3V/1000mAh电池，并且忽略了电池泄漏的影响。相比之下，在25平方英里的面积上支撑10,000个节点的单个城市基站的理论中断概率为0.3％，平均物联网设备电池寿命为10.1年。在这两种情况下，每个基站都需要多达四个125 kHz无线电通道才能有效运行。这些渠道需要适当地计划多个基本站实现。

在图表1中，在无干扰环境中考虑了网络性能。图表2考虑了一个单个城市基站的情况，在25平方英里的面积上支撑10,000个节点，这也受到对数正态分布的干扰，该干扰的平均值降低了接收的灵敏度，平均值为10dB，具有3DB标准偏差。在这种情况下，理论中断概率为3.6％，平均电池寿命为6。4年。

图表1：城市环境中的洛拉系统性能估计而不会干扰。（来源：Tolaga Research，2016年）

图表2：洛拉系统性能估计在有干扰的城市环境中。（来源：Tolaga Research，2016年）

随着LPWA供应商争取至高无上的战斗，我们可以预期他们将继续夸大其技术能力。企业必须独立评估其技术供应商的主张，并认识到它不仅是基础技术，而且还将确定其绩效和相关总拥有成本的实施。

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