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LPWA物联网领域新型引导技术!

2016-08-05 10:17:21

LPWA技术提供了低功耗广域的连接,拟补了蜂窝通信和一些短距离通信的不足,可将原来连接不上的更多的“物”连接到网络,拓展了更多的应用场景,新一波物联网变革的浪潮正在悄然而至。

LPWA技术一般都使用了Sub-GHz频段,有授权和免授权两种。授权频段可以提供运营商级的连接服务,网关或基站的服务质量会较好。免授权频段无需申请即可使用,可以由用户自行运营管理,,或委托运营商来运营维护(如铁塔)。一种技术不可能解决所有的市场需求,多种技术并存竞争又可以互补。偌大个物联网市场里足够容得下几种LPWA技术。

与移动网络大规模的基础设施投入不同,LPWA建设成本相对较低,这为一些企业或民间资本投入新项目的运营提供了难得的机会。在物联网市场中移动网络运营商、非移动网络运营商、系统集成商、大型工业区和园区、产品制造商、传感器原始设备制造商(OEM)等角色,都可以在LPWA中找到新的市场增长机会。

LPWA技术

释放新的物联网市场潜力

Machina Research

为LoRa联盟准备的白皮书

概要与结论

实质上,低功耗广域(LPWA)技术补充了现有的蜂窝移动网络和短距离技术的不足,实现了低成本和更好的功耗特性,这对你意味着什么很大程度上取决于你是谁,不同的市场参与者影响会有所不同。

然而,由于LPWA有着明显的竞争优势,任何的物联网市场的参与者很少可以“无所作为”。任何决定“无所作为”的公司都可能会被最大程度地部署LPWA(和其他物联网)技术的公司淘汰出局。

各种玩家和替代技术已经开始在LPWA中进行了。这些技术类型之间的最根本的区别包括技术使用的无线电频谱(授权 vs 免授权)和部署LPWA技术公司的商业策略。

显然,LPWA对移动通信行业是一个优先事项,并已进行了几年,试图交付可使移动运营商提供像LPWA一样的连接标准。

LoRa®联盟的使命是定义一个全世界部署LPWA网络的全球标准,应用到物联网、M2M和工业或消费品应用中。联盟成员合作推动LoRa®协议(LoRaWAN™)在全球的成功,通过共享知识和经验保证在一个开放的全球标准中运营商之间的互操作性。

《LPWA技术 - 释放新的物联网市场潜力》

1 这里真的有机会吗?

低功耗广域(LPWA)是一组技术的通用术语,有以下的关键特性:

● 电池寿命长(往往超过10年,同时支持一个智能计量应用的基准)

● 广域连接的特性,开箱即用的连接方案

● 低成本芯片组和网络

● 有限的数据通信吞吐量

实质上,低功耗广域(LPWA)技术补充了现有的蜂窝移动网络和短距离技术的不足,以低成本和更好的功耗特性实现了广域通信。下面这些相同的特性解释了LPWA技术的潜力:降低广域开箱即用连接的成本会有更多成本管理解决方案的商业案例,而设备摆脱了电源的束缚在部署位置方面更加自由。

早在2013年初,‘LPWA’这个术语甚至还不存在。事实上,自那时起LPWA已成为物联网市场方面发展最快的技术,LPWA技术表现出了难以置信的潜力。

Machina Research预测,到2024年将会有36亿的LPWA连接市场,当今有上千万的市场规模。各种的应用带动了极快的增长速度,每个应用都是迅速发展的科技景观的产物。

LPWA连接的重要应用包括:

● 连接电力消费(或存储)资产到管理电网,可增加可再生能源的使用

● 连接消费设备,为了增强整体价值定位,特别是在家庭自动化领域和辅助生活方面

● 各种智慧城市应用,提高了城市的日常效率,并为一个高度城市化的未来铺平了道路

● 多样的农业监测和控制应用,使得农业土地和资源的使用更为有效和高效

● 智能化建筑应用,提高了建筑效能

● 供应链应用,提高了运营效率,新的商业模式和最佳的客户满意度

目前,在LPWA市场里没有被广泛采用的标准。然而,很明显,需要一些显著水平的标准。在2024年到来之前,预期有36亿美元的LPWA连接市场。

如果LPWA连接的全部潜力在2013年初还不清楚的话,那么它现在肯定是清楚的。

2 这对我来说意味着什么?

这对你意味着什么很大程度上取决于你是谁。 下面评估了LPWA对六种不同的实体类型的影响,包括:

● 移动网络运营商

● 非移动网络运营商

● 系统集成商

● 大型工业区和园区

● 产品制造商

● 传感器原始设备制造商(OEM)

尽管LPWA的影响对这些团体中的每一个不同,但会有许多共同的主题。

● LPWA释放了新市场的潜力,通过降低成本和增加解决方案部署的灵活性

● LPWA颠覆了广域连接的市场,允许新型的服务商的进入

● 对于在不同情况下的各种玩家,LPWA可作为一个显著的竞争优势

LPWA为物联网市场的参与者带来价值,或者通过让供应商更接近他们的客户,或者通过减少客户流失,或者导入新的连接功能的服务,或者是上面的全部。

LPWA对于移动网络运营商

机会是什么?

在今天的电信市场里,移动网络运营商是默认的广域网无线连接的服务商。因此,LPWA服务的提供是核心业务自然的延伸,市场渠道和支持的基础设施都可能已经到位。移动网络运营商的第二战略利益是定义了最优的价格差异化,避免了在其现有的M2M业务中每Mb不断降低的价格。

LPWA如何产生价值?

与传统的蜂窝连接情况一样,提供的LPWA连接应被视为保护和维护客户关系的途径。一般来说,这样直接的客户关系比提供的连接服务更有利可图,通过提供传统蜂窝和LPWA两个连接选项,移动运营商更好地保护和增加收入。具体地说,许多客户会需要多种技术的解决方案,提供多种连接选项的服务提供商可以更好地支持这样的客户。

优先的机会是什么?

在设备数量方面最优先的机会包括消费电子、白色家电、安全和建筑控制等解决方案。分布式和现场工业解决方案为提供使用蜂窝和LPWA连接两种解决方案的移动网络运营商提供了潜在的机会。

那种LPWA解决方案可能最好?

部署为多客户共享网络的LPWA解决方案对移动网络运营商和固定运营商来说是最适合的。开放的标准和“乐高风格”的生态系统允许有产品竞争,同时确保最优的安全性、本地托管和互操作性。在有授权频段的地方,最好是能够使用这些频率(可能除了免授权频段),以便对服务质量有更多地控制,能够提供增强的正向路径(下行链路和位置)的能力。

LPWA对于非移动网络服务商

机会是什么?

对于从事于物联网市场的非移动网络运营商的网络服务商来说,LPWA技术现在是一个好机会。各种玩家(包括固定运营商和经营无线发射塔的网络公司)正处于一个非常有利的位置,在全国范围内部署LPWA网络。通过安装(可能运营)园区类型LPWA网络或通过支持共享的其他市场参与者使用的无线接入网络支持他们的LPWA服务,也有参与LPWA的机会。

LPWA如何产生价值?

任何部署LPWA网络的公司,例如一个与多个最终用户已有服务和计费关系的公用事业,会发现其比较容易成为一个移动虚拟网络运营商(MVNO),还提供蜂窝移动连接服务到这些相同的用户和其他第三方。实际上,可以利用LPWA技术帮助非移动网络运营商(non-MNO)在通常移动网络运营商作为核心的市场里获得增长动力。

优先的机会是什么?

优先的机会取决于当地市场环境。就全国性网络和限定性区域两方面而言,“园区”或“城市”类型的网络代表着重要的机会,虽然全国性网络的风险和回报两方面都很高。

那种LPWA解决方案可能最好?

各种不同的LPWA技术可能是相关联的,取决于该市场的参与者(和市场环境)。在任何情况下,选择的技术需要灵活支持在使用案例中的绝大多数的差异化,包括各种的生态合作伙伴以确保竞争力和长寿。在有授权频段的地方,利用好该频段可能是有利的。

LPWA对于系统集成商(SI)

机会是什么?

LPWA技术为系统集成商(SI)提供了一个机会,扩展了其在物联网解决方案的多样性方面支持的范围。部署LPWA网络还可以让系统集成商针对特定客户在解决方案性能上有更多的控制,例如,优化的网络覆盖或特定客户的服务质量(QoS)实现。显然,这样的网络可能通过专业LPWA网络服务商部署,考虑与系统集成商签约。

LPWA如何产生价值?

提供“内部”LPWA解决方案的能力和致力于为特定客户提供某种级别的服务质量(QoS),对系统集成商来说具有明显竞争优势。

优先机会是什么?

在“园区”风格特点部署的场景中,能提供LPWA服务对系统集成商可能是非常有利的,包括智慧城市、工业过程和生产场地、农场和农业环境、零售和其他共享服务环境,如码头、机场和教育设施。

那种LPWA解决方案可能最好?

免授权的解决方案可能是最适合的,除非有无线电授权频段可用。当然,系统集成商还关注由全国性lPWA网络运营商提供LPWA连接的销售,但是,在这样一个共享的网络环境中,当与其他系统集成商竞争时访问同一个网络,考虑到差异化,这对系统集成商而言是不容易的。

LPWA对于大型工业区&园区

机会是什么?

大型工业区和各种园区(如在'LPWA对于系统集成商'一节中所列)明显受益于LPWA网络支持的分布监控和执行解决方案。这种方案的低功耗特性通过广域对资产和本地环境进行广泛细致地监控。

LPWA如何产生价值?

各种物联网解决方案非常适合于大型工业区和园区,包括降低成本的解决方案和增加收入的解决方案。例子范围从简单的资产位置跟踪和使用监控的解决方案到支持复杂集成的可能使一些世界最大码头自动化操作的解决方案。

优先机会是什么?

最优先的机会就是你的竞争对手正在试图解决的机会:在竞争环境中,LPWA解决方案可作为一个竞争优势部署,任何没有充分利用LPWA解决方案优势的公司最终可能被淘汰出局。今天市场上具体的优先机会包括供应链和仓库监控、停车监控和农业监控。

那种LPWA解决方案可能最好?

各种LPWA技术可能非常有效地支持大型工业区和园区部署,但一个充满活力的生态系统对于任何技术是关键的,这样对选择部署为私有网络的解决方案是有利的。

LPWA对于产品制造商

机会是什么?

LPWA技术明显地扩展了产品制造商提供的连接设备解决方案的范围。关键性能:LPWA长电池寿命、开箱即用的连接(双向或单向通信)。

如何用LPWA产生价值?

产品制造商可以使用LPWA连接技术提供新的服务、与客户保持持续的关系和增加客户忠诚度。

优先机会是什么?

当前的机会包括各种各样的连接生活方式的解决方案。从长远看,最大的机会可能是供电设备集成到智能电网基础设施中。

那种LPWA解决方案可能最好?

由于许多消费品供应链至少组织在一个区域级,同类多个国家的LPWA网络部署需要支持高容量面向消费者解决方案的连接。然而,支持超低功耗连接的解决方案(例如:能量收集供电)的地方可能在本地部署LPWA基站(例如:建筑内部),并且一些工业和智慧城市的解决方案仅需要“园区”风格的岛屿连接。在所有的情况下,商业和交易对手风险是一个重要的考虑因素,产品制造商必须有信心,在利用该技术前,特定的LPWA技术要有一个充满活力的生态系统。

LPWA对于传感器OEM厂商

机会是什么?

毫无疑问,LPWA技术非常适合于传感器部署,可以灵活地部署各种传感器而无需接入电源。这将明显增加应用场景范围,“连接设备”的监控有望实现,而低成本的LPWA解决方案可以让一些新的商业案例所花费成本计入到产品主张中。

LPWA如何产生价值?

鉴于上面描述的动态,LPWA连接技术的出现有望大大加速和扩展各种传感器市场。从传感器OEM观点看,意味着数量迅速地增加。

优先机会是什么?

当前的机会包括各种环境监控(噪音、光和毒素监测),各种振动传感应用检测人造建筑结构中的压力(包括桥梁、道路、铁路和房屋)。在中期内,LPWA连接的传感器非常适合于各种智慧城市效率监控解决方案,从停车场和垃圾箱监控到客流和交通监控。

那种LPWA解决方案可能最好?

在很多方面上,各种各样的LPWA技术非常适合于传感器OEM。当决定使用那种LPWA技术的时候,对于正在考虑中的传感器OEM以及LPWA生态系统的活力来说,关键考虑的因素包括这些技术在目标市场环境中的存在(覆盖)。

3 LPWA中谁是主要的玩家?

各种玩家和替代技术已经开始在LPWA中进行了。这些技术类型之间的最根本的区别之一就是技术使用的无线电频谱。

部署在ISM频段(免授权)的LPWA技术会找到一条通往市场比较容易的路,受益于“免费”的频谱资源,但更多的限制是在转发路径能力和应用安全支持的方面。

LPWA授权方式比较

《LPWA技术 - 释放新的物联网市场潜力》

LoRa®是在授权和免授权市场中领先的新兴技术之一。 LoRaWAN™由许多领先的行业玩家支持,其成果已与LoRa® Alliance绑定在一起。另外在ISM频段,许多新进入者会挑战同样支持 LoRaWAN™的移动网络运营商(MNO);然而,考虑到全国性网络所需要的投资,这样的解决方案的市场影响仍有待于观察。

LPWA技术之间另一个关键的区别是寻求部署公司的商业策略。某些类型的连接设备与全国的(甚至是跨国的)供应链有关,因此,只有可以提供全国的(甚至是跨国的)解决方案的LPWA服务商才能够很好地提供这些设备的连接。相反,一些应用(通常是支持工业或智慧城市的解决方案)仅要求在一定区域内的连接。在后面的这种情况下,提供的连接有更多的灵活性,因为这样的解决方案可以依赖于全国性网络提供的连接作为一种服务,不过定制化部署的私有网络可能还是适合的。

应用与LPWA网络覆盖相适应

《LPWA技术 - 释放新的物联网市场潜力》

显然,移动通信行业和移动运营商,特别警惕LPWA的发展,倡议已在3GPP1内部已进行了好几年,提交使移动运营商提供与现在LPWA技术相关性能参数的连接标准。

工作开始于2011年,目前,与LPWA解决方案相关的主要3GPP研究项目是TR 36.888 或“基于LTE的低成本机器类型通信(MTC)用户设备(EU)研究”。该项目已于Release 11(2012Q3)过期,当前两个竞争的解决方案包含在窄带物联网(NarrowBand-IoT)工作项目中,2015年9月在亚利桑那州的凤凰城立项,旨在促成最终商定的3GPP Release 13规范,2015年12月到期(有一个可选扩展)。

4 “无所作为”是一个选项吗?

正如在章节2中所详述,各种物联网市场的参与者采用LPWA技术和解决方案有一个令人信服的理由。LPWA释放新的物联网潜力,颠覆市场,最重要的是,其作为一个差异化的竞争者。

最后也是关键的一点:既然LPWA是重要的差异化的竞争者,任何物联网市场中的参与者很少可以“无所作为”。任何决定“无所作为”的公司都可能会被最大程度部署LPWA(和其他物联网)技术的公司淘汰出局。

本质上,一些行业采用和使用LPWA技术将会是一种竞争的必然。如果一个公司的竞争对手借助LPWA做得比较好,那么首先公司也必须采用同样的技术,否则就有被淘汰出局的风险和丢失市场份额。

LPWA是各种物联网技术浪潮的一个重要部分。在当今的市场中,不寻求部署物联网解决方案的公司会像在70年代决定不部署计算机系统的公司。寻找新技术和部署他们保持竞争优势是任何组织的一个重要的优先事项。

5 我下一步该做什么?

基于明确的需求和长期经验,在以连接为中心的解决方案中几个领先的物联网企业已联合移动运营商中早期使用者,成立了LoRa®联盟。

LoRa®是一个开放的、非盈利协会,其成员认为现在物联网时代。联盟的使命是标准化LPWA网络在全球的部署,促进物联网、M2M及工业和消费的应用。联盟成员合作推动LoRaWAN™全球的成功,通过分享知识和经验确保在一个开放的全球标准中运营商之间的互操作性。

联盟的第一步和关键的一步是定义了LoRaWAN™的初始版本,任何想从一个开放标准中获益的公司都可以从网站上获得。

联盟的技术委员会负责未来的增强,借鉴来自所有委员会会员的意见,以确保LoRaWAN™在物联网中的成功。

认证委员会负责建立资格认证程序,由多个测试机构支持,确保解决方案遵循 LoRaWAN™标准。最终结果是保证了互操作性产品的LoRaWAN™目录,使所有参与者机会最大化。

为推动LoRaWAN™标准的认知和接受,市场营销委员会组织活动和会员会议,为成员选择展览会,执行专门程序,如全球挑战和公共关系。

作为成长最快的一个联盟,自2015年成立之初每个季度会员成倍增加, LoRa®联盟欢迎新进入者从下面的列表中获得会员权利。

LoRa®联盟会员等级

《LPWA技术 - 释放新的物联网市场潜力》

加入的任何公司都可以开始与联盟充满活力的生态系统互动,扩大业务合作前景。成员还从一个新兴的事实标准获益,获得所有成员的访问、参加活动,确保其公司在物联网中的长期地位。

 

关于:中科研拓

深圳市中科研拓科技有限公司专注提供软件外包、app开发、智能硬件开发、O2O电商平台、手机应用程序、大数据系统、物联网项目等开发外包服务,十年研发经验,上百成功案例,中科院软件外包合作企业。通过IT技术实现创造客户和社会的价值,致力于为用户提供最佳的软件解决方案。联系电话400-0316-532,邮箱sales@zhongkerd.com,网址www.zhongkerd.com


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