低功耗物联网连接：蜂窝网络与LoRaWAN

图示：© IoT For All --> 物联网不仅仅是一种技术。它包含多种不同的解决方案和组成部分，涉及许多领域，从网络到终端硬件、设计到数据科学。每一种技术都必须不断发展，才能使你的关键任务型物联网系统成为可能——而技术的演变往往是为了解决挑战。“物联网不仅仅是一种技术。它包含多种不同的解决方案和组成部分，涉及许多领域，从网络到终端硬件、设计到数据科学。”在物联网发展的早期阶段，功耗效率就是一个挑战。连接网络需要电力。一些网络技术会消耗设备的大量电力。但由于电力限制，我们许多有价值的物联网用例却难以实现。例如，资产追踪设备必须能随资产一起工作。微型出行产品每天都要行驶很长的距离。即使是固定的物联网设备，也很难接触到。比如水下水产养殖的传感器，或者广泛分布的智能燃气表。这些设备无法连接到固定的电网，因此它们只能依靠电池供电。频繁地充电或更换电池会迅速破坏商业可行性；这显然是过于费力且昂贵的。对于这些用例，设备在连接网络或共享数据时必须消耗极低的功率。网络工程师通过低功耗广域网（LPWAN）解决了这个问题。这些连接解决方案旨在尽可能少地从设备中获取电量。但LPWAN技术并不那么简单。目前，物联网用户最常采用的两种LPWA网络是LoRaWAN和蜂窝式LPWAN。如果你计划部署电池供电的物联网设备，那么你该如何选择这两种网络技术之一呢？为了找出答案，让我们逐一深入了解每种技术。以下是一个蜂窝式LPWAN与LoRaWAN连接的快速对比，包括每种技术的优势、劣势和核心用例。LoRaWAN的优势与劣势LoRaWAN是一种无线电通信协议，支持在非授权无线频谱上共享数据。这意味着什么呢？像AT&T和Verizon这样的移动网络运营商会获得部分电磁频谱的授权，以支持无线电传输。他们需要为这些频段的独家使用权付费。作为交换，他们必须满足监管机构和行业组织设定的特定性能要求。尽管非营利组织LoRa联盟支持LoRaWAN协议，但与蜂窝式LPWAN相比，这种技术的集中程度要低得多。这种去中心化以牺牲一定的可靠性为代价，但提供了更高的独立性。LoRaWAN连接的几个优势包括：LoRaWAN使用非授权频谱，历史上降低了成本。LoRaWAN的去中心化特性允许进行大量定制，前提是你知道如何从头构建一个无线网络。LoRaWAN在固定的物联网用例中有着良好的成功记录，如智能建筑和公用事业计量。但与蜂窝式LPWAN技术相比，LoRaWAN也存在一些局限性：非授权无线电频段是一种非常有限的资源。这导致LoRaWAN连接的共享数据率低于授权蜂窝式选项。通过LoRaWAN连接支持移动物联网设备是非常困难的，因为既没有移动性，也没有可靠的全球运营商支持。也许与蜂窝网络相比，LoRaWAN最大的缺点是没有单一的服务提供商。在LoRaWAN中，你要么自行构建网络，要么信任第三方开发者为你构建网络。那么为什么LoRaWAN如此受欢迎呢？历史上，使用这种协议的芯片组比蜂窝式芯片组更便宜。而且运营成本也较低，因为你无需为带宽向移动网络运营商付费。然而，正如我们将要讨论的，LTE增加了NB-IoT和LTE-M，以及新型的连接即服务提供商，正在缩小LoRaWAN与这些低功耗蜂窝网络之间的成本差距。蜂窝式LPWAN的优势与劣势低功耗蜂窝网络使用两种主要的移动通信协议：NB-IoT和/或LTE-M。这些协议由主要移动网络运营商支持，他们以低于普通消费者数据套餐的价格提供这些机器到机器（IoT）连接解决方案。它们也由3GPP（电信标准的全球领先合作组织）标准化。根据你在世界哪个地方部署物联网设备，你可能会发现通过NB-IoT或LTE-M获得更好的覆盖范围。但你不必只选其一。越来越多的物联网芯片设计公司提供同时支持这两种协议的调制解调器。无论你使用NB-IoT、LTE-M，还是两者兼用，这些蜂窝式物联网网络相比LoRaWAN连接都有一些优势：这些网络已经建成、维护、验证，并受到监管。这使得蜂窝式网络整体上比LoRaWAN部署更可靠。蜂窝式低功耗广域网（LPWA）网络提供的数据速率高于LoRaWAN，从而开启了强大的功能，如空中软件更新。功耗与LoRaWAN相当，并且由于eDRX和PSM等低功耗模式，甚至可以更高效。由于全球覆盖，蜂窝式LPWAN技术支持移动物联网。它已成为供应链物联网、微型出行、可穿戴设备和许多消费者物联网产品的首选，仅举几例。传统上，蜂窝式LPWAN连接的主要缺点是价格。蜂窝式调制解调器的成本高于LoRaWAN的替代方案，当然你还需要为连接支付移动网络运营商的费用。或者需要支付吗？得益于物联网技术的又一次演变，蜂窝式物联网连接的成本已不再是问题：连接即服务提供商的兴起。蜂窝物联网的连接即服务提供商如果你想要蜂窝式LPWAN的移动连接，而又不需要更高的价格标签，只需找到合适的连接即服务合作伙伴。这些云运营商使部署物联网设备变得简单且经济，从一个智能建筑到全球产品发布。他们与许多移动网络运营商建立合作伙伴关系，省去了你处理多个合同的麻烦。他们提供多身份SIM卡，可无缝切换网络，提供备用冗余并避免漫游费用。他们通过一个单一视图的云平台为你提供对物联网系统的控制。而且他们所提供的这一切，成本远低于你可能预期的。如今，每年只需1美元，你就能购买蜂窝式物联网连接。几乎无需付出任何努力，你就可以将设备与数年的连接捆绑在一起：只需部署，开始享受收益。这种简单性和低成本几乎可以支持任何用例。在新的连接市场中，选择蜂窝式LPWAN与LoRaWAN之间的差异变得更容易了——因为两者之间的价格差异已经非常小。TweetShareShareEmail ConnectivityCellularLoRaWANLPWAN --> ConnectivityCellularLoRaWANLPWAN