2022年面向物聯網的熱門無線網絡——第二部分：非蜂窩方案

使用LTE-M和NB-IoT部署基于蜂窩的低功耗連接為大規模物聯網應用打開了市場，5G為關鍵物聯網提供了無與倫比的性能和可靠性。然而，許多行業不需要蜂窩網絡的高級功能，而是從其他無線技術中尋找更直接的解決方案。QHiednc

在本系列的第1部分中，我嘗試介紹了物聯網的不同蜂窩連接模式，包括5G新空口的可能性。雖然蜂窩技術（主要是4G和5G）可以滿足大多數無線應用的連接需求，但考慮到成本、可用性、隱私和功耗等因素，許多組織都在尋找其他可能性。QHiednc

消費類設備的無線網絡

在過去十年中，我們家中的聯網設備的數量在呈指數級增長。十年前，大多數消費電子設備和電器都缺乏連接性。如今，萬物都將互聯。QHiednc

智能音箱、智能電視、家庭安防系統、照明、咖啡機、洗碗機和許多其他智能家居設備都被連接到一個或多個家庭網絡。QHiednc

多年來，大多數設備通過WiFi和/或藍牙連接到家庭。這些連接標準的優勢顯而易見：易于安裝、價格低廉且隨處可用。Thread和Zigbee所使用的另一種無線標準IEEE 802.15.4出現在了一些設備中，從而使這些設備能夠直接相互通信。QHiednc

2019年12月，包括亞馬遜、蘋果、谷歌和三星在內的幾家頂級互聯消費設備供應商組成了“IP互聯家庭”（CHIP）工作組，現已被更名為“Matter”。QHiednc

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Matter使能的設備結合使用WiFi、藍牙低功耗(BLE)和Thread來實現設備和應用之間的互操作性。Matter在更多的物體之間創造了更多的連接，從而促進了制造商的發展和消費品的兼容性。QHiednc

此外，每臺經過認證的設備都來自其制造商，并內置了獨特的身份和硬件安全性。將該設備添加到家庭網絡非常簡單，消費者也不需要處理和更新所有設備的復雜密碼。QHiednc

如今，智能家居設備制造商和OEM廠商可以輕松支持Matter。一些芯片組供應商提供了經過Matter認證的SoC，其中包含適用于不同無線標準的連接調制解調器。QHiednc

面向大規模物聯網應用的LPWAN

如上所述，蜂窩物聯網可能不是許多工業、農業和政府應用的最佳選擇。QHiednc

農場中的數千個傳感器、城市中的數百萬個智能電表或數百個垃圾箱不需要持續進行連接并發送數據。在許多這些應用中，傳輸的數據量很少，通常是定期的數據突發。QHiednc

其中許多傳感器和執行器將在幾年內無需人工干預即可運行，并且在許多情況下，使用相同的電池。QHiednc

連接這些設備所需要的網絡，必須要能在1GHz以下未經許可的頻譜中運行，要能覆蓋廣闊的區域，并且只需設備提供非常少的功率就可以發送/接收數據。QHiednc

一些連接標準似乎可以應對這個重要而又不斷增長的市場，其中兩個在全球范圍內廣受歡迎：LoRa和Sigfox。QHiednc

LoRa特別適用于遠程通信，它使用未經許可的1GHz以下無線電頻段，如169MHz、433MHz、868MHz（歐洲）和915MHz（北美）。這些低頻段可以實現0.3kbps到50kbps的數據速率。QHiednc

最近，LoRaWAN已被聯合國信息和通信技術(ICT)專門機構——國際電信聯盟(ITU)批準為一種標準。該標準名為《ITU-T Y.4480建議書：廣域無線網絡的低功率協議》，由國際電聯電信標準化部門(ITU-T)第20研究組——ITU“物聯網、智慧城市和社區”研究組負責。QHiednc

LoRa作為大多數機器對機器(M2M)應用的新標準進行銷售。它使用基于微微蜂窩和網關的未授權無線電，獨立于蜂窩運營商工作，這使得LoRa對在廣泛區域部署物聯網設備的OEM廠商來說非常有吸引力。QHiednc

LoRaWAN網絡在全球大多數國家/地區運行。任何組織若希望使用支持LoRa的設備，都可以設置自己的網絡，這類似于WiFi接入點。但是，中小型用戶應該得到網絡運營商的幫助。通常，每臺設備的成本只是蜂窩連接的一小部分。QHiednc

用戶可以下載規范并加入LoRa聯盟，任何硬件或網關制造商都可以構建符合LoRa規范的模塊或網關。LoRa聯盟認為開放能帶來采用，因此其成員強調任何人都可以加入聯盟并構建硬件來支持它。QHiednc

最近，亞馬遜推出了自己的LoRa網關：Amazon Bridge Pro。這款堅固耐用的設備可使用室內或室外天線并使用LoRa協議連接數百個兼容的物聯網設備，距離最遠可達5英里(8km)。QHiednc

根據Dan Jones的文章“It’s Amazon’s Sidewalk, You Just Live On It!”所述，“亞馬遜進軍LoRa網絡提供商領域，對于在全球運行LoRaWAN網絡的166家運營商來說可能是個壞消息。”QHiednc

Sigfox，0G網絡

2010年，Sigfox在法國成立。該網絡現已在75個國家和地區開展業務。該公司總部位于法國，并在馬德里、慕尼黑、波士頓、達拉斯、迪拜、新加坡、圣保羅和東京設有辦事處。QHiednc

Sigfox是一種窄帶技術。它在868MHz或902MHz未授權頻段中使用二進制相移鍵控(BPSK)無線電傳輸。它只需要很窄的頻譜并通過改變波的相位來對數據進行編碼。QHiednc

與LoRa不同，Sigfox是一個專有網絡。該公司在每個國家/地區只提供一個運營商。因此，要使用支持Zigfox的設備，需要與當地運營商達成協議。QHiednc

對設備制造商來說，任何想要Sigfox端點技術的OEM廠商、芯片組制造商或設備供應商，只要與Sigfox在某些條件上達成一致，Sigfox就會將它提供給它們。ST、Atmel和TI等公司可銷售Sigfox調制解調器。Sigfox通過向其網絡合作伙伴收取版稅來賺錢。QHiednc

我應該使用什么無線標準？

嗯，這就是重要卻難回答的問題！當然，這取決于連接需求（數據速率、延遲、安全性和可靠性）、設備數量、功耗、部署區域和成本。QHiednc

從不同的蜂窩到LPWAN方案，市場已經充滿了可能性。重要的是選擇一種具有廣泛支持的解決方案，從而能在未來多年運行。QHiednc

（原文刊登于EDN姊妹網站IoT Times，參考鏈接：2022 Wireless Networks for IoT – Part 2: non-cellular options，由Franklin Zhao編譯。）QHiednc

本文為《電子技術設計》2022年6月刊雜志文章，版權所有，禁止轉載。免費雜志訂閱申請點擊這里。QHiednc