专有长距离M2M系统的曙光

专有长距离M2M系统的曙光

2014年3月

无线传感器网络(WSN)是基于微小设备的概念,有一组传感器和一个无线电来发送结果到一个专用服务器或互联网。这种无线电基础设施的设计通常是考虑到最先进的无线电收发器,具有低功耗、相当高的吞吐量(高达Mbps)和短距离(最大100米)。几乎每个人都发现的解决方案是建立一个设备的网状网络,网状网络的节点之间有一个中等到低的距离。在这些设计中,数据从一个设备发送到另一个设备,直到数据到达汇节点,汇节点本身以更传统的方式(3G、GPRS、以太网)连接到互联网。

 这些网状网络有几个问题。其中之一是设备之间的同步:因为每个设备都有不同的时钟漂移,所以必须经常对整个网络进行同步,从而导致能源消耗的增加;另一个问题是设备消耗的不对称性,这意味着并非所有的设备都以相同的速度消耗电力:这是因为离汇点较近的节点会作为中继器给其他设备供电。这种现象使网络维护的操作成本复杂化,甚至限制了在同一网络中的一些设备中使用能量收集技术。这些网状网络的其他运营成本是在使用中继器来加强部署的某些部分的覆盖。检测这些暗区并不容易,通常需要受过训练的人来进行安装。

最近,出现了一个新的概念--迄今为止的专利--无线电系统。这个新概念的重点是以非常慢的传输速率(低于1kbps)发送少数比特的数据,但具有较长的传输距离(达数公里)。这些解决方案是基于像扩频和专门设计的高灵敏度调制方案的技术。

考虑到这种新的无线电概念,WSN的面貌正在发生变化。不再需要使用网状网络,因为有了这种长距离无线电,所有设备都可以直接与汇点节点通信。因此,从网状网络拓扑结构,我们正在改变为星形网络,一个单一的汇节点直接从所有设备接收数据。

另一方面,水汇节点通常比网状网络的水汇设备更复杂、更耗电,但这被一个事实所补偿,即需要的水汇要少得多,因为它们的覆盖范围明显更大。这种变化极大地简化了操作程序和成本,因为它们避免了中继器的使用,简化了覆盖范围测试,因此通常需要较少的训练有素的人进行安装。

拥有这些新无线电的新玩家--如SigFox、Semtech、Weightless、On-Ramp--正试图成为网络运营商,提供无需终端用户干预的覆盖,就像GSM运营商过去所做的那样。

这些公司虽然建立在非常相似的无线电技术上,但为其客户提供了不同的解决方案。

  • SigFox提供了一个真正的远距离单向通信系统,甚至可以在地下室和地下停车场的设备上工作。SigFox几个月前提出了SigFox网络,提供对法国的全面覆盖,他们正开始覆盖西班牙和其他欧盟国家。

  • Weightless的解决方案就像是M2M设备的GSM网络的替代品,具有类似的覆盖范围,但耗电量却小很多。如果应用需要,Weightless网络是同步和双向的,它是基于放置在实际部署的相同GSM塔中的基站。最近,它们已经开始在授权频段上运行,这简化了运营商空间的服务水平协议(SLA)。

  • Semtech正在创建一个基于LoRa调制的新的射频收发器系列,用于长距离无线电链接。他们的战略是在没有任何其他商业模式的情况下提供收发器,但创造一个由第三方公司提供服务的生态系统,如基地、覆盖等。

  • On-Ramp提供一个完整的收发器和基站解决方案,适用于具有非常低的数据量(每天高达30KB)并能容忍相当长的延迟的设备,如智能仪表等。

然而,为了使这些专有的M2M解决方案得以生存,它们需要在未来几年内成为标准或事实的标准。一旦完成,部署WSN就会像挑选更适合你的应用的运营商一样简单,检查他们是否覆盖了你的部署区域,然后就把你的设备放下,开始接收数据到你的服务器。也就是说,专注于你真正的业务:为特定行业提供服务(而不是把大部分精力花在处理覆盖问题上)。

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