智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长。
智慧城市的建设在国内外许多地区已经展开,并取得了一系列成果,国内的如智慧上海、智慧双流;国外如新加坡的“智慧国计划”、韩国的“U-City计划”等。LoRa应用学习站将收集和整理基于物联网的智慧城市解决方案及应用,以供大家交流学习和参考运用。
区块链在物联网中的应用
今天的演讲主要包括三个部分:第一部分是物联网的行业痛点和区块链带来的优势,第二部分是区块链+物联网的产业现状和应用场景,第三部分是区块链+物联网的挑战和可新标准的需求。 物联网在长期发展演进过程中,遇到了以下5个行业痛点:设备安全、个人隐私、架构僵化、通信兼容和多主体协同5大痛点。 在设备安全方面,Mirai创造的僵尸物联网(Botnets of Things)被麻省理工科技评论评为2017年的十大突破性技术,据统计,Mirai僵尸网络已累计感染超过200万台摄像机等IoT设备,由其发起的DDoS攻击,让美国域名解析服务提供商Dyn瘫痪,Twitter、Paypal等多个人气网站当时无法访问。后续,又有奴役物联网设备、让其比特币挖矿的僵尸网络,还有规模更大、更为活跃的http81僵尸网络等。 在个人隐私方面,主要是中心化的管理架构无法自证清白,个人隐私数据被泄露的相关时间时有发生。就最近而言,人民网报道的,成都266个摄像头被网络直播就是一个案例。 在架构僵化方面,目前的物联网数据流都汇总到单一的中心控制系统,随着低功耗广域技术(LPWA)的持续演进,可以预见的是,未来物联网设备将呈几何级数增长,中心化服务成本难以负担。据IBM预测,2020年万物互联的设备将超过250亿个。 在通信兼容方面,全球物联网平台缺少统一的语言,这很容易造成多个物联网设备彼此之间通信受到阻碍,并产生多个竞争性的标准和平台。 在多主体协同方面,目前,很多物联网都是运营商、企业内部的自组织网络。涉及到跨多个运营商、多个对等主体之间的协作时,建立信用的成本很高。 区块链凭借主体对等、公开透明、安全通信、难以篡改和多方共识等特性,对物联网将产生重要的影响:多中心、弱中心化的特质将降低中心化架构的高额运维成本,信息加密、安全通信的特质将有助于保护隐私,身份权限管理和多方共识有助于识别非法节点,及时阻止恶意节点的接入和作恶,依托链式的结构有助于构建可证可溯的电子证据存证,分布式架构和主体对等的特点有助于打破物联网现存的多个信息孤岛桎梏,促进信息的横向流动和多方协作。 其次,我们介绍一下,区块链+物联网的产业现状和相关的应用场景。 产业现状一:物联网龙头纷纷开始布局区块链。根据Forrester Wave:物联网软件平台(2016年第4季度)的报告显示, IBM、PTC、GE和微软已成为占据物联网平台市场的主导企业。SAP、AWS、Cisco、LogMeln、Exosite、Ayla Networks和Zebra Technologies名列前11名。对于排名靠前的物联网平台龙头企业,除了美国参数技术公司(PTC)没有实质披露区块链相关项目以外(该公司很多区块链相关的文章),IBM、微软、亚马逊和SAP都在各自的云平台上提供区块链服务(Blockchain-as-a-Service),为未来海量的物联网设备接入提供弹性资源池,做了超前布局。通用电气GE和思科更多地是关注设备的标识和存证问题。 探讨区块链+物联网的进展,要跟垂直的行业结合才有针对性,我们以能源物联网为例,传统公司和区块链初创公司正双向发力,不断促进区块链在行业里的广泛普及和加速融合。 从传统电力公司的角度看,主要是通过与初创公司合作、成立子公司、甚至买下初创公司等方式,投资不同的试点项目,打造分布式能源系统和点对点的能源交易平台。这里包括瑞典国营电力公司VattenFall(瀑布电力)投资了荷兰阿姆斯特丹的初创公司(PowerPeers),构建让消费者自由选择电力渠道的能源共享平台,也有德国的莱茵公司(RWE)和初创公司Slock.it合作,推出的BlockCharge电动车充电项目。莱茵公司RWE成立子公司Innogy SE,推出了连接电动汽车车主、公共和私有充电站的一个区块链交易平台Share&Charge。 从初创公司看,初创公司主要从分布式能源系统、新型交易模式、认证和交易市场等不同角度切入区块链领域,开始初步涉及相关的物联网硬件制造,例如Slock.it公司推出的Smart Plug充电器适配装置,不断丰富区块链+的产业生态。 产业现状三是,垂直行业的生态格局已初步具有雏形。根据咨询公司Indigo的报告,还是以电力行业的区块链+物联网应用举例,从终端支付(加密数字货币)、能源交易市场、技术支撑+行业组织、智能家居点对点交易、打造智慧城市等方面已形成良好生态格局。对于我们国家而言,万向要在浙江打造基于区块链的、聚合能源、电动车、物联网、金融科技的聚能城,量子链也即将推出物联网的区块链项目等。 产业现状四是,区块链+物联网的国际标准先行探索。2017年3月,中国联通联合众多公司和研究机构在ITU-T SG20成立了全球首个物联网区块链(BOT,Blockchain of Things)标准项目,定义了去中心化的可信物联网服务平台框架。我院在ITU-T的SG 16工作组也完成了区块链的相关立项。 现在我们来介绍一下区块链+物联网的应用场景。由于区块链技术并未成熟定型,很多区块链和物联网结合的案例都是在PoC(概念验证)阶段,因此,今天的一些分享希望能给大家提供更多创新的灵感。 在第一个应用场景中,传统的供应链运输需要经过多个主体,例如发货人、承运人、货代、船代、堆场、船公司、陆运(集卡)公司,还有做舱单抵押融资的银行等业务角色。这些主体之间的信息化系统很多是彼此独立,互不相通的。一方面,存在数据做伪造假的问题,另一方面,因为数据的不互通,出现状况的时候,应急处置没法及时响应。在这个应用场景中,在供应链上的各个主体部署区块链节点,通过实时(例如船舶靠岸时)和离线(例如船舶运行在远海)等方式,将传感器收集的数据写入区块链,成为无法篡改的电子证据,可以提升各方主体造假抵赖的成本,更进一步地厘清各方的责任边界,同时还能通过区块链链式的结构,追本溯源,及时了解物流的最新进展,根据实时搜集的数据,采取必要的反应措施(例如,冷链运输中,超过0℃的货舱会被立即检查故障的来源),增强多方协作的可能。 共享经济可以认为是平台经济的一种衍生。一方面是,平台具有依赖性和兴趣导向性,摩拜和OFO做单车共享,但并没有做摩托车的共享。另一方面,平台也会收取相应的手续费,例如滴滴打车司机要将打车费用的20%上交,作为平台提成。初创公司Slock.it和OpenBazaar等主要是希望构建一个普适的共享平台,依托去中介化的区块链技术,让供需双方点对点地进行交易,加速各类闲置商品的直接共享,并节省第三方的平台费用。 在这个案例中,首先依托区块链网关,构建整个区块链网络。资产拥有者基于智能合约,通过设置租金、押金和相关规则,完成各类锁与资产的绑定。最终用户通过APP,支付给资产所有者相应的租金和押金,获得打开锁的控制权限(密钥),进而获取资产的使用权。在使用结束后,归还物品并拿回押金。这里有一个优势是,精准计费,可以按照智能合约上的计费标准,实时精准地付费,而不是像目前共享单车的粗犷式收费(按半小时、一小时收费)。虽然节省了平台手续费(20%),但是,也引发了很多思考,例如没上保险,出了事故如何解决;客户租车开了200公里,直接锁车结账走人了,谁将车开回来等,在实际应用中,应该会遇到很多问题。 在应用场景三中,主要是传统输电的线路损耗率达到5%,住户建立的微电网中盈余能源无法存储,也不能共享给有能源需求的其他住户。纽约初创LO3 Energy和ConsenSys合作,由LO3 Energy负责能源相关的控制,ConsenSys提供区块链底层技术,在纽约布鲁克林区实现了一个点对点交易、自动化执行、无第三方中介的能源交易平台,实现了10个住户之间的能源交易和共享。主要实现方式是,在每家住户门口安装智能电表,智能电表安装区块链软件,构成一个区块链网络。用户通过手机APP在自家智能电表区块链节点上发布相应智能合约,基于合约规则,通过西门子提供的电网设备控制相应的链路连接,实现能源交易和能源供给。 对于我国来说,也有一家点对点能源交易的初创企业,Energo。主要是通过将各家住户的可再生能源存储到分布式储能设备中,通过代币的形式评估能源的占有量和消耗量,基于智能合约设置能源交易规则和微电网切换主电网的策略,实现无中介的点对点能源交易平台。 在第四个应用场景中,主要面临的是多家充电公司支付协议复杂、支付方式不统一、充电桩相对稀缺、充电费用计量不精准等行业痛点,由德国莱茵公司和Slock.it合作,推出的基于区块链的电动汽车点对点充电项目。通过在各个充电桩里安装树莓派等简易型Linux系统装置,基于区块链将多家充电桩的所属公司和拥有充电桩的个人进行串联,使用适配各家接口的Smart Plug对电动汽车进行充电。使用流程为:(以Innogy的软件举例)首先,在智能手机上安装Share&Charge APP。在APP上注册你的电动汽车,并对数字钱包进行充值。需要充电时,从APP中找到附近可用的充电站,按照智能合约中的价格付款给充电站主人。APP将与充电桩中的区块链节点进行通信,后者执行电动车充电的指令。 第五个应用场景主要是针对未来无人机和机器人的快速发展,机器与机器之间的通信必须要从两个方面去考量:一方面,每个无人机都内置了硬件密钥。私钥衍生的身份ID增强了身份鉴权,基于数字签名的通信确保安全交互,阻止伪造信息的扩散和非法设备的接入。另一方面,基于区块链的共识机制,未来区块链与人工智能的结合点——群体智能,充满了想象空间,MIT实验室已经在这个交叉领域展开了深入研究。 接着,我们介绍一下区块链+物联网的应用挑战和对可信标准的需求。 区块链+物联网会遇到以下四个方面的挑战: 在资源消耗方面,IoT设备普遍存在计算能力低、联网能力弱、电池续航短等问题。比特币的工作量证明机制(PoW)对资源消耗太大,显然不然适用于部署在物联网节点中,可能部署在物联网网关等服务器里。其次,以太坊等区块链2.0技术也是PoW+PoS,正逐步切换到PoS。分布式架构需要共识机制来确保数据的最终一致性,然而,相对中心化架构来说,对资源的消耗是不容忽视的。 在数据膨胀方面,区块链是一个只能附加、不能删除的一种数据存储技术。随着区块链的不断增长,IoT设备是否有足够存储空间?例如,比特币运行至今,需要100G物理存储空间。 在性能瓶颈方面,传统比特币的交易是7笔/秒,再加上共识确认,需要约1个小时才写入区块链,这种时延引起的反馈时延、报警时延,在时延敏感的工业互联网上不可行。 在分区容忍方面,工业物联网强调节点“一直在线”,但是,普通的物联网节点失效、频繁加入退出网络是司空见惯的事情,容易产生消耗大量网络带宽的网络震荡,甚至出现“网络割裂”的现象。 从改进方面,可以从两个方面去衡量。 从区块链的角度来看, (1)对于资源消耗,可以不使用基于挖矿的、对资源消耗大的共识机制,使用投票的共识机制(例如PBFT等),减少资源消耗的通知,还能有效提升交易速度,降低交易时延。当然,在节点的扩展性方面,会有一定损耗,这个需要一个面向业务应用的权衡。 (2)对于数据膨胀,可以使用简单支付交易方式(SPV),通过默克尔树对交易记录进行压缩。在系统架构上,支持重型节点和轻型节点。重型节点存储区块链的全量数据,轻型节点只存储默克尔树根节点的256哈希值,只做校验工作。 (3)对于性能瓶颈,已经有很多面向物联网的区块链软件平台做了改进。例如,IOTA就提出不使用链式结构,采用有向非循环图(DAG)的数据结构,一方面提升了交易性能,另一方面,也具有抗量子攻击的特性。Lisk采用采用主链-侧链等跨链技术,进行划区划片管理,也在性能方面取得了不少突破。 (4)对于分区容忍,针对可能存在的网络割裂,可以选择支持链上链下交易,尤其是离线的交易,并在系统设计时支持多个CPS集群。 从物联网的角度来看, (1)对于资源消耗,随着eMTC、NB-IoT、LoRA等低功耗广域网(LPWA)技术的发展,传输质量、传输距离、功耗、蓄电量的问题将得以逐步解决。 (2)对于数据膨胀,根据摩尔定律和超摩尔定律,存储成本下降,物联网存储能力持续上升。 (3)对于性能瓶颈,随着MEMS传感器、SiP封装工艺等新技术、新工艺、新架构的不断成熟、成本降低,小体积、低功率的传感节点有望广泛应用。 […] Read more.
被小黄车选中的LoRa技术能否成为物联网的事实标准?
日前ofo宣布正在将LoRa器件和无线射频技术(LoRa技术)装备进其单车中,以补充其授权频谱连接选项来实现完整的网络连接,即使在偏远地区和密集建筑群中。 ofo目前在全球180多个城市中运营将近1000万辆共享单车,每日提供2500万次骑行服务。这些单车都配备了GPS/GLONASS追踪器,它们通过云将数据传输到网上应用中,从而允许ofo及其用户去锁定单车的位置。随着公司在全球范围内的业务增长,LoRa技术和LoRaWANTM开放协议为ofo提供了广域的可靠连接。 ofo联合创始人薛鼎表示,ofo是物联网(IoT)领域内的一位先驱,并已引领了NB-IoT、NFC、BLE和其它IoT技术的应用。 众所周知,共享单车得到市场认可的主要原因是其便捷的使用方式。其核心环节包括找车、开锁、还车和计费等,都严重依赖一张高质量的无线网络将单车与云端服务器稳定“连接”起来。“连接”背后的关键挑战在于网络覆盖和电子锁功耗。这也是共享单车公司发展业务主要痛点。具体而言,一方面,当前蜂窝网络覆盖不足会导致用户锁车后,车辆状态无法反馈到云端进而迟迟无法计费和释放该车辆。另一方面,使用传统通信技术的电子锁有较高的功耗又使单车不得不内置微型发电装置,通过用户的骑行为车锁充电,这样不可避免的影响用户骑行体验和增加故障发生概率。在此之前,大部分共享单车用的是2G技术,所以存在反应延迟、高功耗等硬伤,这些都会给用户带来不良的体验。 在今年2月,ofo与中国电信、华为共同签署NB-IoT共享单车应用合作协议,将提供包括NB-IoT芯片在内的无线网络解决方案,通过最新的NB-IoT技术接入到中国电信的无线网络中,为用户提供更好的使用体验。既然已经使用了NB-IoT,为何现在又开始采用LoRa技术呢? 首先来看何为LoRa。 LoRa联盟的LoRaWAN标准针对物联网应用开发,是一种简单,高效的通信协议。LoRa物联网是城市物联网的重要组成部分,是一种超远距离的无线传输方案,是建设智慧城市的重要手段,LoRaWAN可以使设备在世界范围内进行简单、高效的连接,并适用于需进行广泛通信的应用和解决方案。LoRaWAN技术是基于开放标准,可公开使用的规范。LoRa技术具有许多能使其在物联网环境中脱颖而出的优点,包括: 远距离:传感器和网关之间的通信距离可长达30英里远。 低功耗:低功耗设计可实现服务时间长达10年以上。 互操作性:通过使用LoRaWAN开放协议,可在LoRa生态系统中实现设备间的互操作性。 低成本:非常低的部署成本和单位成本。 安全:可实现安全的数据通信,因为所有基于LoRa的设备都嵌入了端到端的AES128加密。 大容量:基于LoRa的大容量基站每天可支持数百万条的消息,而单个基站可支持数千台设备。 定位:通过使用低功耗无线电三角测量技术,LoRa技术可实现定位。 据LoRa联盟主席Geoff Mulligan介绍,LoRa联盟是一个开放的非盈利组织,自2015年3月成立以来,已经发展到拥有超过500名成员,成为技术领域内规模最大、发展最快的联盟之一。联盟成员密切合作、分享经验,以推动LoRaWAN成为领先的开放式全球标准,实现安全、运营商级的物联网LPWAN连接。由于具备了解决广泛的物联网应用的技术灵活性,包括静态和移动设备,以及确保互操作性的认证程序,LoRaWAN已经被全球的主要移动网络运营商部署,并且在2017年继续广泛扩展。目前LoRa技术在多个市场中都已经具有成功的应用案例,例如工业控制、表计,环境,城市,农业,供应链与物流,医疗保健,家庭与楼宇等。 “中国在全球电子产业具有举足轻重的作用,并是物联网应用的巨大潜在市场,”Geoff Mulligan表示,“中国市场本身就是一个很大的生态系统,对于LoRaWAN协议的采用非常积极且增长迅速。我们看到只有中国市场具有把LoRa迅速普及的能力。”目前主要针对智能城市、智能建筑/家居,智能农业和工业,目前中国已有3个公开发布的网络:贵州中安云网覆盖整个贵州省、广州中国科学院计算机网络信息中心覆盖广州南沙区(803平方千米)、陕西广电覆盖西安北林区。 此外,中国还有16个私有/试验的LoRaWAN(>10 GWs)网络并已安装了1,732个网关。到2017年底,LoRa联盟成员ZTECLAA将新增10个城市级网络覆盖。这样,到2017年底将有超过13,982个网关和153,000个节点进行安装。LoRa联盟将致力于不断发展中国的生态系统,因为它是发展采用LoRaWAN标准的低功耗、长距离技术的理想之地。 在峰会上,联盟发布了新的LoRaWAN1.1规范,最新的LoRaWAN规范有以下特点:支持切换漫游,这能够实现从一个LoRaWAN网络到另一网络的末端设备转移控制。该规范之前的版本可能已经用于被动漫游,这对末端设备来说是透明的;带有预定接收槽的双向终端设备(B类)是规范增强的一部分,现在获得官方支持;针对更多安全加固的增强功能。为了支持异构部署,并且不强迫进行全球协调升级,LoRaWAN 1.1的末端设备和网络都将支持反向兼容性,从而与它们的LoRaWAN 1.0.x遗留同类进行交互操作。“为实现物联网的预期潜能,大规模部署设备的能力是关键的推动因素,”Geoff Mulligan说,“今天推出的增强功能,推进了LoRaWAN协议,从而进一步开放了生态系统,增强了互操作性,并且扩展了现有LoRaWAN网络的覆盖范围。” 此次联盟还开启了由中兴通讯(ZTE)在中国苏州主办的第九次全体成员大会(AMM)。 “我们很高兴本周联盟能来到苏州,一起讨论这些发展动态,”全体成员大会主办方中兴通讯副总裁Liu Jianye说。“全体成员大会为本地供应商提供了一个独特机会,让他们能够与LoRa联盟生态系统进行深入、面对面的互动。我们认为LoRaWAN是非常适合于低成本物联网规模应用的技术体系,中兴克拉主导运营全球最大的基于LoRaWAN的应用联盟,其成员目前已超过850家,拥有100多种应用类型,40多个商用。中兴克拉联合战略合作伙伴,拓展城市级LoRaWAN网络运营;联合终端及应用合作伙伴,提供丰富的物联网综合解决方案。” “在此次LoRa联盟全体成员大会上,我们可以看到中国对LoRaWAN的兴趣之广和承诺之深,”AMM白金赞助商ThingPark China首席执行官Bing Liu说。“通过在每个阶段上支持本地生态系统,包括开发和测试他们的产品,到把解决方案分销给本地客户并带到世界市场,我们在这次全体成员大会上推出的生态系统实验室与市场( Ecosystem Lab and Marketplace)将有助于加速基于LoRaWAN的物联网在中国的成长。并且我们想邀请任何有兴趣在全球采用、开发和营销LoRaWAN产品的中国公司加入我们的生态系统。” 除了主办方中兴通讯,这次活动的赞助商还包括ThingPark China、Semtech、STMicroelectronics、Orbiwise、Kiwi Technology、Lierda、Winext Technology、AcSip以及Siradel,这代表了联盟多样化的地理和技术成员范围。 文章开始提到ofo所采用的LoRa技术,即来自Semtech。“凭借其全球互通性,LoRaWAN开放协议的多种功能可与授权频谱网络实现互补,从而为偏远地区的客户提供全面完整的覆盖,”Semtech无线和传感产品事业部副总裁黄旭东(Mike Wong)表示道。“远距离、低功耗和易于部署等特性对于像ofo这样正在全速扩展的公司是至关重要的,而LoRa技术就可提供所有这些功能。” 目前,相对于NB-IoT,LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术,其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络,且LoRa一次组网终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联网通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。据了解,为降低物联网行业创业者进入门槛,协成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN源代码+LoRa Gateway网关定制方案,极大缩减了创业者在物联网链路调通上所耗费的半年周期与巨额开发代价,便于快速切入物联网具体应用,打造属于自己的独立物联网运营品牌。 Read more.
从小网到大网,LoRa究竟会雄霸一方,还是一统天下?
在物联网(IoT)大潮下,未来将会有海量设备需要连入网络,据Mason的调查数据显示,保守估计未来将会有27亿个设备需要连入网络,其中农业、环保占据市场份额的25%,消费电子占据21%,智能楼宇占18%。 图1 未来联网设备 那么,未来的无线网络通信技术是否还会是Wi-Fi+Traditional Cellular(传统蜂窝网络,例如GSM、3G、4G等)结构呢?答案是否定的。 就现在的无线网络通信技术来看,不论是Wi-Fi、蓝牙等局域网络,还是3G/4G等广域网络,远距离和低功耗似乎都只能是二选一的选择题,这显然无法满足未来物联网应用的需求。也因此,才有了近些年针对物联网场景应用提出的一个概念——低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)。 目前国内最火的LPWAN有两种,即LoRa和NB-IoT。其中,NB-IoT作为华为主推的针对物联网应用的网络,在国内政策和众厂商的联合推动下,已于今年推出相关芯片方案和设计方案。而相对于NB-IoT的火力全开,年长几岁的LoRa则更显得老练成熟,有条不紊。 工作模式 LoRa(Long Range)技术简单来讲是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,该技术是在FSK技术基础上演变而来的。 FSK(Frequency shiftkeying)是信息传输中使用得较早的一种调制方式,该方式用两个频率承载二进制的0和1,0的时候传一个频率,1的时候传另一个频率,即双频FSK系统。 LoRa采用扫频方式,0的时候从高频扫到低频,1的时候从低频扫到高频,其中一个小频段受到干扰后,也可以通过扫频看到整个信号的频率趋势,从而大大提高了整个信号的灵敏度。如图2所示,图中黑色曲线表示信号,红色曲线表示噪声,LoRa通过扫频方式可以将信号离解出来,即使信号低于噪声的时候也可以接收到。 图2 LoRa可以将信号从噪声中离解出来 LoRa网络 物联网技术主要分为三个层面,即应用层、协议层和物理层。其中,LoRa网络的协议层为LoRaWANTM,该协议是开源的,由LoRa联盟(LoRa AllianceTM)制定并推出。在中国,也有中兴在做LoRaWAN的协议改良,使其适合中国市场应用。 LoRa网络主要由节点、基站/网关、网络服务器和应用服务器四部分组成。其中,网络服务器和应用服务器都在云端,中间的基站/网关并没有网络控制功能,只是将收集到的数据传送到云端,因而,整个系统的硬件部分很简单,绝大部分技术在云端的网络管理和应用管理中。另外,LoRa网络中的应用数据可双向传输。 图3 LoRa网络 网络传输中,保密也是必须考虑的一点。LoRaWANTM采用的是IBM提供的安全技术,协议中会有register,将传输数据写入后,经过节点一端的偏码传输出去,而网络服务器端和应用服务器端可以分别将各自相对应的信息解码。如图3所示,其中蓝色箭头线为从端到端的保密协议,红色箭头线为数据和控制的保密协议,另外,在应用设备中也有保密协议。 技术特性 传输距离 LoRa的传输距离主要受到环境因素的影响。在地面上,可以传输15~30英里;而在天空中(例如有人将其用于地轨卫星和测天气的气球中),甚至可以传输上百英里。之所以传输距离有如此大的差别,是因为其会受到环境影响,即与天线所处的位置有关,摆放太低会受到地球及地面建筑的遮挡。 在2013年推出LoRa产品初期,Semtech采用1301的基站和1272的节点(基站和节点介绍见后文)在曼哈顿测试了其在市内的传输距离,如图4所示图左侧红色标志点是基站,右侧红色标志点是节点,在大楼林立的街道上,其测试得到的传输距离为2.8英里。 图4 传输距离验证试验 另外,Semtech还就FSK和LoRa相关传输能力进行了实验对比,如图5所示。其中,传输到A、B两点采用的是FSK网络,传输到C、D两点采用的是LoRa网络。由表中数据可知,就传输距离来讲,LoRa远远高于FSK;但是另一方面,就传输带宽大小和数据量来看,LoRa不如FSK有优势。即LoRa是牺牲了频率来换取传输数据的距离。 图5 FSK与LoRa相关性能对比实验 就物联网应用来看,一般情况并不会有太大的数据传输量,300bps已经是一个较大的数据量,相对而言对传输距离会有更高的要求。因而,在未来的物联网应用中,LoRa会有更好的应用前景。 穿透能力及低功耗 LoRa在室内传输中,灵敏度也很高,穿透能力很强。例如,国外的水表都是埋在地下的,因而需要很强的穿透能力。LoRa可以很好地解决这一难题。如今,LoRa在电表行业已经很成熟,已经成为水表、电表,甚至当下智能电表行业的一个标准。 在低功耗方面,LoRa应用中的电池寿命超过十年,基本上可以满足设备使用需求,不需要更换电池。 扩容能力 速率自适应(Adaptive DateRate, ADR)是调整数据传输速率来保证可靠数据传输、优化网络性能、扩充网络容量的一种技术。当节点靠近网关时,数据传输速率可以更快、发射功率也更低。 LoRa的系统架构有速率自适应能力,因而容易扩容。例如,用户搭建一个基站,之后发现该基站的容量不够用的话,可以通过在附近搭建另外一个基站来进行扩容,其中,中间节点会自动调节,靠近新基站的节点会自动连接到新的基站,因而很容易实现容量上的扩充和速率优化。 低成本 LoRa包括基站在内的硬件结构很简单;使用非授权频段(即免费频段),铺网成本低,不需要给月费;很多软件是公开的,可以免费下载,从组网到应用上的成本都很低。 产品布局 作为一家为物联网应用提供LoRa器件和无线射频技术等远距离、低功耗解决方案的领先供应商,Semtech主要的LoRa产品分为两大系列,分别针对节点/传感器和基站端。 图6 Semtech针对LoRa的产品结构 节点一端针对不同市场应用,主要分为三类产品,包括针对全球应用的1276芯片,针对中国经过专门调整的1278芯片,以及针对美国和欧洲应用的1272芯片。 基站一端包括针对企业级的1301芯片,该芯片工作温度范围为-40~85℃,主要应用于室外大基站,另外也有针对小基站应用的1308,主要针对室内应用。 另外,1255芯片和1257芯片是给传输设备应用的,用于发送和接收信号的射频功率放大器(radio frequency power […] Read more.
NB-IoT、LoRa在国内落地,物联网的“长尾效应来了”
长尾效应”作为网络经济中的一个典型特征给互联网、移动互联网产业的发展提供了一个较好的思考角度;物联网时代,由于物联网与国民经济各行各业的融合,让长尾效应更为明显。在笔者看来,随着NB-IoT、LoRaWan等低功耗广域网络商用的落地,“长尾”部分正在不断地被拉伸,给海量多样化的终端带来实现智能化转型的机遇。 多样化的物联网世界,长尾效应更为凸显 科技行业从业者想必对“长尾效应”并不陌生,2004年,硅谷知名杂志《连线》主编克里斯·安德森首次提出了“长尾理论”:从正态分布曲线中间的突起部分叫“头”;两边相对平缓的部分叫“尾”,从人们需求的角度来看,大多数的需求集中在头部,而分布在尾部的需求是个性化的,零散的小量的需求,而这部分差异化的、少量的需求会在需求曲线上面形成一条长长的“尾巴”。 长尾效应在具有网络经济的产业中表现更为突出,我们耳熟能详的案例包括谷歌为海量中小企业超低价格做广告、亚马逊大量非畅销书销量达到总收入的50%等。无疑,物联网的网络经济的特征也是非常明显,即整个网络的价值随着接入终端数量的增多而增加,那为什么说物联网产业中的长尾效应更为凸显呢?我们可以从终端和应用生态的角度来考察。 就终端角度来看,物联网的终端呈现出非常明显的多样化特征,形成大量个性化的“尾部”物联网终端形态。此前的移动互联网时代,移动互联网所面对的终端是批量化的手机、平板,而物联网时代,我们无法找到如手机一样量级的终端。各行业的设备接入网络后成为“智能互联产品”,但各行业终端各不一样,虽然由于一些行业的特征存在一些同质化终端,但和未来百亿级别的联网设备相比并不能称为大批量终端。英特尔中国区在线业务部总经理刘钢曾在《如何利用长尾理论支持智能硬件创新?》一文中指出,物联网/智能硬件这个长尾其实代表了不小的市场机会,看起来每一个领域数量并不大,但是这个长尾加到一起,总的市场容量、市场机会其实非常大。大致的长尾状态可以从下图略见一斑: 终端的多样化,形成了对物联网应用的多样化需求,是一种比移动互联网更加多样化的需求形态。在移动互联网发展中,人们在批量化的手机、平板终端上能够产生丰富的应用,形成非常典型的长尾形态;而物联网发展中终端多样化必将催生比移动互联网更为丰富的应用,也让长尾的应用部分更为丰富。 总结来说,由于接入网络的终端数量剧增和多样化,形成终端的长尾形态;运行在多样化终端上的应用更加丰富,进一步拉长物联网应用的长尾部分。 连接更加碎片化应用,低功耗广域网络拉伸长尾部分 当NB-IoT、LoRa等低功耗广域网络技术逐渐商用,补齐了物联网通信层的短板,让设备接入更加便捷,带来的直接影响就是更加多样化终端,让长尾部分进一步延伸。 为什么说低功耗广域网络让物联网长尾部分进一步延伸?低功耗广域网络商用后,解决了抄表、传感器连接等应用的数据传输问题,同时也让海量不起眼的设备有了接入网络的机会,如建筑中的灭火器、偏远地区气象监测设备、广袤森林的火警设备等,这些设备的量级并不大,但其产生的数据在人们生产生活、科学研究等活动中发挥巨大作用。所以,从终端数量角度看,当NB-IoT、LoRa网络部署后,能够实现网络接入的终端种类更多,但大部分终端的量级并不大,类型多样化和小量级的特点,促成物联网产业比此前更长的“尾部”形态。 大量“微不足道”的终端接入网络,延伸终端的长尾部分,带来了更加碎片化的应用形态,即海量种类但每一类量级并不大的终端上,各自形成不同的应用。可以说,低功耗广域网络让更加碎片化的应用成为可能,让长尾效应更加明显。 化零为整,标准化和数据服务带来的价值 长尾效应的存在,长尾部分的经营一直是人们所关注的重点之一。大部分的注意力都集中在“头部”,因为“头部”往往能带来一半的收益;但若能有效地整合“尾部”群体,则能获得另一半收益,且能避免激烈的竞争。在物联网的市场中,处于长尾部分的终端和应用在各行各业中零散分布,如何“化零为整”实现长尾经营?就低功耗广域网络来说,标准化和数据服务将带来价值。 目前已有的低功耗广域网络技术百家争鸣,吴双力博士在《终结低功耗广域网络技术百家争鸣,走WiFi修炼的路径?》一文中提出,参照成熟的WiFi发展路径,高度的标准化将是低功耗广域网络技术在商用中胜出的必要条件。面对大量的长尾的终端,在高度标准化的背景下,相互之间的互联互通就比较容易实现。作为广域网络,未来仅有少量的技术标准会走向最终大规模商用,而少量技术标准搭建的商用网络也必定是互补、有互联互通机制的,从而使长尾终端和应用的经营成为可能。 当延伸的长尾部分接入网络后,连接价值仅是该设备接入网络时的初级价值,网络即服务已成为当前低功耗广域网络方案厂商的一个重要商业模式,方案厂商具备端到端(终端到云端)的服务能力,若进一步挖掘这些长尾终端和应用背后数据的价值,提供相应服务,则不失为一种整合零散终端和应用的方法,也是对物联网的长尾部分的经营。 Read more.
达实『全国首个基于窄带物联网技术的LoRa、NB-IoT门禁』在安博会受到媒体热烈关注
安博会开幕第二天,达实4A06展台吸引了一批又一批的观众驻足参观,现场人头攒动,热火朝天,小编在这里感谢观众对达实的热烈支持! 达实信息总经理张总接待重要客户 达实市场总监黄志勇接受CCTV《品质》栏目采访 现场参展热情不减 达实市场总监黄志勇接受安防展览网视频采访 达实市场总监黄志勇接受千家网视频采访 作为行业领先门禁一卡通品牌,达实展位更是吸引了CCTV、安防展览网、千家网等媒体进行采访交流。市场总监黄总向媒体们展示本次安博会上三大亮点:一是基于最新窄带物联网技术的NB-IoT、LoRa门禁、二是基于智慧建筑、轨道交通、智慧医院等解决方案的“互联网+”云平台;三是手机微微、APP一卡通现场超感体验等业内最先进的技术、产品和解决方案,再次展现了达实门禁领域的技术创新领导地位。 参展团队合照 安防盛宴还在继续,我们在深圳会展中心4A06展位等您…… Read more.
IoT应用/装置数量飞速成长 认识LPWAN发展刻不容缓
物联网(IoT)发展需要长距离的通讯,进而催生出低功耗广域网络技术(LPWAN)的问世。 事实上,LPWAN一词在2013年之前还不存在,但为了达成生活全面智能化的愿景,不论是产/官/学界,对于物联网的发展都抱持着高度的期待。根据预测,10年后的社会,将会有超过25亿个设备串连在一起,足见落实LPWAN技术的应用刻不容缓。其中,被高度探讨的是作为非授权频谱代表的LoRa,以及授权频谱代表的窄频物联网(NB-IoT)。 LoRa:低连网复杂性、低耗能为特点 LoRa技术是基于1GHz以下的资料传输,由Semtech公司所开发。基于线性Chirp Spread Spectrum(CSS)扩频调制,在相同频率下,不同扩频序列的终端设备也不会互相干扰。 再者,LoRaWAN则是专为依赖电池供电的无线装置所设计的规范,通讯实体主要包括三个部份(如图1所示):终端设备(End Device)、闸道器(Gateway)和伺服器(Network Service)。 图1 LoRa网络架构 LoRaWAN的网络架构属于星状拓扑,所有终端设备透过LoRa传输连接到闸道器,闸道器则透过实体网络连线到伺服器进行讯息整合。此架构能减少网络复杂性以及能量的损耗,有效的延长电池寿命。 另一方面,依据应用场景的不同,终端设备可以不同的工作模式运作,以满足不同应用的需求,一共分为3种不同传输方式:Class A、Class B、Class C。数据延迟与电能消耗两者之间成为决定传输方式的关键因素。 Class A:双向通信 此一方式能够省下最多的电能,但相对来说,数据下载的延迟也最为明显。由于装置的传输功能平常是处于关闭的状态,当装置上传数据时,会短暂执行接收数据二次,紧接着又会再次关闭传输,借此节省电力。这样一来,节电机制会导致装置无法即时传送数据,进而造成相对较长的数据延迟。 Class B:具有预设接收槽的双向通信 此一方式需负担较多的电量,由于能够在设定的时间定期开启下载功能、接收数据,以降低数据传输的延迟。 以Class B来说,终端设备会在预设的时间中开放多余的接收视窗;为能达到这一目的,终端设备会同步从闸道器中接收一个Beacon,并通过此Beacon将基站与模组的时间进行同步。透过这种方式,能使伺服器掌握到终端设备正在接收资料。为了让数据保持同步的状态,因此会消耗较多的电量。 Class C:具有最大接收槽的双向通信 此一方式消耗最多的电量,在上传数据以外的时间,持续开启下载功能,以大幅降低延迟。 NB-IoT:采授权频谱提升传输效能/品质 NB-IoT技术始于2015年9月的3GPP会议制定工作项目,其第13版在2016年的年中制定完成。由于是布建在授权频谱,相对于其他LPWAN技术,在大量布建时可能会产生的连线碰撞问题,NB-IoT对此可有明显的改善。 目前来看,NB-IoT一共有三种操作模式:其一为载波独立于原先LTE的Standalone Mode;其二为在原先LTE载波间的Guard Band中,塞入NB-IoT的Guard-Band Mode;其三则为在运营商所使用的LTE载波中,切割出给NB-IoT操作的In-Band Mode。 其中,Standalone Mode最容易实作出,也是被很多NB-IoT基地台开发商首先建构出的版本。然而,对于现有运营商而言,为了在现有购买的频谱中提供NB-IoT服务,则倾向采用在原先LTE载波中切割NB-IoT操作频段的模式。 有鉴于此,对于要满足运营商需求的NB-IoT基地台开发商来说,必须设法解决NB-IoT频段,以及现有LTE频段间的干扰问题,才有办法进一步实现In-Band Mode的操作模式。 现阶段,3GPP的物联网系统一共有三种,一种是eMTC,第二种是NB-IoT,第三种是EC-GSM-IoT。三种规格比较表格如图2所示。 图2 eMTC、NB-IOT和EC-GSM-IOT的比较 对比NB-IoT系统,eMTC和EC-GSM-IoT只能应用在In-Band的架构。再者,相较于eMTC,NB-IoT具有更低的成本、更高的涵盖范围,并可提供更长的待机时间(10年每小时5瓦的功率消耗),每个NB-IoT蜂巢可支援到5万个对应物件。 NB-IoT有自己的物理层通道和同步讯号,支援单一的HARQ流程、简易的RLC AM模组及一组DRB。NB-IoT和eMTC都可支援在控制层传送小封包资料,核心网的MME、S-GW和P-GW整合成C-SGN,支援non-IP资料的传输,支援在连线时无建立PDN Connectivity。 除此之外,NB-IoT可支援到三种不同的涵盖范围,即便NB-IoT物件随机存取失败,倘若连线到的基地台可支援其他涵盖范围时,则可更改到不同的涵盖范围,进行随机存取。 第14版NB-IoT规格于2017年年中制订完成,可支援OTDOA以及UTDOA的定位功能。此规格能提供多方传送模式(SC-PTM),允许系统同时对多个设定物件传送相同资料,并提供低功率消耗和透过上下行两组HARQ减低传送延迟问题。 另外,新版规格亦可允许NB-IoT物件透过非定锚的载波连接上基地台,或借此呼叫物件以建立连线。相对第13版强制NB-IoT物件必须在同一个蜂巢下连线,新规格则提供NB-IoT物件可移动性和服务连续性等功能。 尽管设计上较原先3GPP的eMTC物联网系统简单,NB-IoT就其他LPWAN技术而言,由于需要支援蜂巢网络系统,外加芯片设计较复杂,其建置成本自是高于一般LoRa、Sigfox等,却也相对有办法提供较佳的系统表现,以及较高的传输速率。不仅如此,因运用原先蜂巢网络的加密设计,NB-IoT较其他LPWAN具备更佳的传送安全性。 此外,NB-IoT物件也能运用在智慧电表、停车场感应服务、智慧城市等自动感应器应用上。 现阶段,全球已布建eMTC和NB-IoT系统的运营商如图3所示。 图3全球eMTC和NB-IoT布建的情况 Cat-M1为支援eMTC规格的物件,至于Cat-NB1则为支援NB-IoT规格的物件。eMTC系统可提供较宽频宽,因此Cat-M1支援移动性的功能;相对地,第13版的Cat-NB1只支援再选蜂巢网络功能。除此之外,Cat-M1也支援语音服务。 另一方面,NB-IoT系统在第15版、即5G架构下,预计支援TDD模组的Wake-Up Receiver,可望提供更有效的功率消耗操作模式。 […] Read more.
7000个传感器遍布街道 控江路街道完成社区物联网工程第一期建设
近日,家住杨浦区控江路街道的居民发现,老小区里的设施一旦出现问题,还没等居民去反映,维修部门就已经主动找上门来处理了。你绝对想不到,“通风报信”的竟然是小区里那一扇扇防盗门、一架架电梯、一个个车棚…… 杨浦区是上海建设新型无线城市的示范区,控江路街道作为杨浦区打造物联网“社区大脑”的试点,在全国率先探索基于广电网络的新型物联网应用,并于日前完成社区物联网工程的第一期建设。控江路街道党工委副书记、办事处主任刘鹏介绍说,这个被称为“神经元项目”的工程目前共有7000多个点位,覆盖居民生活的15个领域。全方位感知社区管理,掌握城区运行背后的大数据,一个“社区大脑”已初步形成。 小区出问题,谁是神秘“投诉者” 控江路街道网格中心就是街道的“社区大脑”所在地,在覆盖整个街道的三维社区地图上,呈现辖区内的无线门磁传感器、独立式烟感探头、智能防火装置等,将虚拟世界的触角延伸到现实生活。 工作日的上午,双阳一村2号楼一户居民家正在装修。工人们把施工材料陆续运进大楼以后,忘记把挡住大门的砖头拿掉,居民楼大门就这样敞开了半小时。这一无人留意到的状态,却被大门上的一个无线门磁传感器默默监测到了,大门马上发出“我没关上”的信号,并传送到街道的“社区大脑”。 位于松花江路1150号的控江路街道网格中心,就是控江路街道的“社区大脑”所在地。在一面由36个屏幕组成的巨幅显示墙上,记者看到一个覆盖整个街道的三维社区地图,地图由无人机航拍采集而成。 地图上,每幢居民楼上方都顶着一个蓝色或红色的大门标记,“蓝色的门是关好的,红色表示门坏了或没关上,一旦变红,信息会马上传给居委会。”记者发现,不少建筑物上还飘着一个个绿色烟雾标记,它们代表遍布社区各处的独立式烟感探头,实时监控社区里的防火安全。 采访期间,地图上双阳一村32号二楼的楼顶突然开始“冒烟”。“是烟感报警。”网格中心工作人员立刻拨通双阳一村居委会的电话。“你好,我们这里是网格中心,目前接到双阳一村32号二楼的烟感报警,请立刻去现场查看。”10分钟后居委会回电反馈,原来是一位居民家中炒菜因油烟太大又没有开排气扇而触发了报警。 物联网是互联网的延伸,将虚拟世界的触角延伸到现实生活中,通过传感器等技术,把人与社区里的各种设施有效联系在一起:社区里的老旧电梯背上了“心电监控仪”,一旦出现故障会自动报警;无人看管的电动车车棚长出“眼睛”和“鼻子”,进车棚门可刷卡,也可“刷脸”;车棚内布有重重智能防火装置,公共充电桩一旦“感觉”过热会自动断电,烟感器一旦“嗅”到局部有烟雾就会报警;水质传感器则是社区的“舌头”,通过24小时“尝水”来监测居民楼二次供水的温度、浊度、酸碱度和余氯四项指标;河道里还有低功耗的“电子鼻”,当河水气味变臭时会发出污染预警…… 73双“眼睛”,承担重点场所监控 在控江路街道共有7000多个无线探头,分布在61个小区、73个重点监测场所,解决了很多社会治理顽疾。它们如同“眼睛”“鼻子”“舌头”遍布社区运行各个方面,实现社区治理的能级跃升。 像这样的“眼睛”“鼻子”“舌头”,在控江路街道共有7000多个,分布在61个小区、73个重点监测场所,解决了很多过去无法解决的社会治理顽疾。 沧州路107弄小区经常接到居民投诉高空抛物,把停放在楼下的轿车砸坏。居委会干部在楼下日夜蹲点一无所获,最后解决这个问题的竟然是几个24小时无线探头。“有了这些‘眼睛’日夜盯着,高空抛物一起都没再发生过。”107弄居民高兴地说,小区的可视化管理对不良现象起到了警示作用。 位于双阳路上的黄鱼面馆,是一家无证照经营的店面,但由于受到周边居民欢迎,街道对其纳管备案,并在其后厨安装两个无线探头。作为“明厨亮灶”项目之一,目前街道在28个饭店安装了42只这样的“眼睛”,监控到的画面会实时传送到市场监管部门,所有发生在后厨、关系百姓安全的操作都尽收眼底,并有迹可循。 这些无线探头和传统探头的不同之处在于传输方式。“过去我们会使用电信的高频信号来传输,但流量费高,光是街道里的两辆城管巡逻车的摄像头,每年就要支付24万元流量费。”刘鹏介绍,如今遍布街道的7000多个传感器采用的是广电频谱的传输信号。这些低频信号传输效果好、灵活方便,可承担街道73个重点场所的监控。 这就相当于社区里长出“73双眼睛”。建设中的双阳一村、二村经过大规模拆违,目前正在进行厨卫改造、外立面粉刷、楼道整治等工程,在还不具备铺设光缆条件之前,可移动的探头充当了临时“卫士”。社区里跨门经营频发区域装上“眼睛”后,一旦发现夜排档、跨门营业等现象,立刻“告知”城管部门。绿化市容部门接到投诉,某小区偷倒垃圾严重,探头装上三天就逮住了偷倒者。在居民喜爱的夜跑地装上探头,相当于派了个“保安”现场巡逻。如遇大型活动,这些“眼睛”还能在活动期间充当临时监控。 遍布社区的传感器,把接收到的信息分门别类地传送到居委会、派出所、城管、绿化市容、市场监管等部门。“只要是社区有需要的地方,就会长出这样的‘眼睛’‘鼻子’和‘舌头’。”刘鹏把这些无处不在的传感器比作“神经元”,它们深入社区运行系统的“全身”,最后将感知到的信息汇集到“大脑”,实现城市管理和社区治理的能级跃升。 截至今年7月,杨浦区已建成全国首个下一代广播电视无线网(NGB-W)商用网络和首张广域低功耗物联专网(LPWAN),两张无线网络能承载社区的下一代广播电视、物联应用和公共服务平台三大领域。 车位信息,“地板”会自动报告 一张“互联网+社区”清单,列举了28个基于物联网的社区应用。电子巡更系统守护社区老人,地磁传感器精准利用停车位,智能路灯成了“立桩资源库”……15个智慧“触角”正发挥作用。 一张杨浦“互联网+社区”清单,列举了28个基于物联网的社区应用,其中15个目前已付诸实现,还有许多智慧的“触角”将延伸到百姓生活的更广泛领域。 对社区或楼道的门锁内置一个微信门禁硬件模块,传统的刷卡门禁升级实现微信远程开门或扫二维码开门。目前这样的智能门禁已经在双阳一村的4、5、6号楼实现。在记录人员出入数据的同时,门禁还能安装定位锚点,当佩戴“终端”(如名牌照片等)的人员经过时,将实现无感记录。这样一个“电子巡更系统”可将居委干部走家串户、保安巡逻小区的记录登记在案,提高工作效率;还可监测社区老人的行动,一旦老人走出安全区域将自动报警。 遍布社区各处的窨井,一旦井盖缺失就容易造成人员伤亡,装在井盖下面的报警装置,可感知井盖的位移、倾斜、加速度和震动,随时报告给水务、消防、环卫等部门。水表、电表、燃气表再也不用专人上门抄表,远程抄表系统不但可自动统计记录,还能在发生故障时实现通断控制。 小区里哪里有停车位,“地板”会自动“告诉”你。通过地磁传感器,居民可以精准掌握小区停车位是否被车辆占用,配合智能地锁进一步关联车位的使用授权,可解决停车位难找、等位耗时等问题。 街道的5个公共卫生间未来都将装上“鼻子”,只要有异味就会马上“通知”保洁员清扫。会“说话”的还有小区的垃圾箱,在垃圾箱顶部安装一个超声波传感器,当垃圾高度离顶部小于30厘米时,会自动生成“我快满了”的消息送达管理部门提醒搬运。 立在街头的智能路灯不再只是照明工具,它们可根据环境调节亮度,还会成为一个“立桩资源库”:灯杆上装配高清摄像头、显示大屏、语音对讲、WiFi设备、电动车充电桩和环境监测传感器,社区生活环境中的空气温湿度、大气压强、光照度等都能在路灯上看到…… Read more.
揭秘!全球最大LoRa阵营的产业布局
【摘要】2017年里,基于低功耗广域网络的应用规模开始初显,LoRa在国内产业界的市场教育已有普及之势,规模化落地的探索已经开始。近年来,LoRa在全球跑马圈地使其成为物联网事实标准的目标渐行渐近,海外不少主流运营商选择LoRa作为其物联网基础设施,而国内由于政策、历史原因的因素,LoRa网络无法由运营商来部署,不过不少行业级、企业级的物联网项目采用LoRa连接方案展开,其商用和市场验证快于NB-IoT,形成大量落地应用示范。 10月19日,2017中国LoRa国际物联网峰会在苏州召开,这是迄今为止国内最大规模的基于LoRa的物联网盛会,展示了不少LoRa的落地成果。作为论坛的承办方和在国内推进LoRaWAN落地的最大组织,中兴克拉在本次峰会上发布了ALLIN共享物联网战略,吹响了布局中国最大的LoRa物联网产业生态的号角。 笔者有幸对中兴克拉CEO刘建业先生进行专访,对其构建国内最大的运营商级LoRa网络蓝图以及实现路径有了进一步了解。笔者总结,该公司选择的是一种与城市物联网运营商深度绑定的共建共享模式,而其背后有着完善的运营商级产品线和物联网产业生态群体为支柱。 共建共享,助力用户转型价值 (1)政企行业转型需求,物联网发挥作用 对于大型企业和政府来说,借助科技手段实现转型是各类组织实现增量价值的关键手段。这些组织一方面具有转型的需求,另一方面拥有转型所需的基础设施资源,物联网各类技术的成熟为其提供建设网络基础设施的条件。 刘建业先生以大型燃气厂商为例来阐述转型过程。燃气厂商传统业务是给城镇居民供应燃气,可以类比为给用户提供流量的管道类业务,除此之外鲜有其他增值业务。不过此类厂商拥有大量的本地用户和各类渠道资源,这些资源加上物联网技术的助力,构建一张城市级物联网络,可以支撑其转型为“综合化本地服务商”,提供诸如智慧社区、智慧节能等进一步服务。 对于政府部门来说,主要为本地产业发展提供各类公共产品,包括土地、园区、金融孵化等。随着国民经济各行各业与物联网融合速度加快,一张专用于本地物联网的城市级网络也具备了公共产品的属性,给产业发展提供快速接入服务。刘建业提到,中兴克拉提出一个“网络孵化器”的理念,即政府主导一张城市级物联网专用网络,在智慧城市化的过程中,产生大量物联网需求,这张网络具备孵化器的作用,带来本地物联网产业升级,并通过市场需求引进外地物联网产业入驻,符合政府产业服务的目的。 目前以NB-IoT为代表的授权频谱物联网网络也开始在国内快速部署起来,开始为公网用户提供服务。不过,不少政企行业用户因为业务特征,倾向于自主、可控的专用网络,而LoRa技术以及LoRaWAN规范因为灵活、低成本部署的优势,成为国内大量非运营商用户的优先选择。 (2)共建共享合作模式,分担用户转型风险 中兴克拉的业务合作模式主要包括城市级战略合作伙伴、项目合作伙伴和克拉达人,其中城市级合作伙伴是其主打模式。这种模式正是面向地方政府和大型企业转型的需求,通过共同建网、共同运营等与合作伙伴深度绑定的方式部署运营基于LoRa的网络,弥补合作伙伴网络建设、运维和服务提供方面的短板,并与合作伙伴共担风险,分享最终收益。在此类商业模式下,中兴克拉将作为一个“平台”服务商的定位出现,即提供网络设备、网络运维和物联网产业生态的平台与合作伙伴利益绑定,这些正是合作伙伴所不擅长的。 一直以来,对基于低功耗广域网络产业的发展路径存在着建网优先和应用优先两种模式,前者先建基础网络来跑马圈地,建网过程中开始发展各类应用;后者以应用为导向,在有规模应用基础上部署网络。相对于前者的高风险,中兴克拉选择后一种方式,与各城市有资质、基础资源、渠道和物联网应用需求的大型企业以及政府机构合作,进行城市级网络部署运营,在这种模式成熟基础上可规模化复制到全国各个城市,逐步形成全国覆盖的LoRa网络。而对于需求规模不大的区域,通过项目合作的方式,由项目方部署网络,并接入到中兴克拉的云化网络管理平台,协助进行网络维护、优化和运营。 刘建业先生透露,目前中兴克拉与战略合作伙伴的城市级网络已在8个城市开始了部署,这次LoRa国际峰会后将会在30多个城市开始战略合作和部署,预计到2018年中期时这30个城市网络部署会有一定的规模。 共建共享背后:完善的网络产品和产业生态 在中兴克拉和战略合作伙伴开展的共建共享方式发展LoRa物联网应用中,中兴克拉“平台”服务商的定位是其背后有完善的物联网网络产品线和产业生态群体的支撑,这两方面是国内其他LoRa物联网技术产品供应商所不具备的。 (1)通信基因下完整的运营商级网络产品线 目前,国内外不少团队拥有提供LoRa网络设备和技术的能力,为行业用户提供小型企业级网络部署方案。不过,相对于企业级网络,在城市中部署一张运营商级网络是一个复杂的过程,需要供应商提供运营商级网络设备、软件、运营服务能力和专家资源,小团队无法承担这一重任。 刘建业先生介绍,中兴克拉团队主要来自于中兴通讯南京研发中心,核心人员全部拥有十多年通信行业经验,对通信设备、核心网、行业解决方案等领域都比较熟悉。此次峰会上,中兴克拉发布了其“1+3+1”完整的运营商级网络产品线,包括室外室内系列化网关和路测终端硬件产品、三大核心网络管理平台、基于定位的创新应用。 借助中兴通讯的通信产品基因,其产品线将传统电信级产品的能力移植到LoRa网络中。据刘建业先生介绍,尤其是其中三大物联网核心平台面向运营商级的能力,需要投入研发力量做大量基础性工作来保障大规模部署的网络。除此之外,中兴克拉正在推出基于运营商级网络配套的呼叫中心、3级故障支援、本地化运营服务等网络运维支撑服务,这些服务一起构成了共建共享模式中为网络运营商提供的保障能力。 新发布的室内型网关“克拉猫”引发了笔者的兴趣,中兴克拉希望这款产品面向社区居民,招募社区达人采用该网关实现城市社区、室内广度和深度覆盖。在笔者看来,在To C各类平台功能完善、接入便捷的基础上,此类网关产品正是一种“人人都是运营商”实现的手段,让每个人都可以部署自有的物联网网络获得运营收益。 (2)最大的LoRa产业生态群体 在传统通信服务中,通信设备商主要是产品整体销售模式,只要将所有设备、平台、软件交付给运营商即可,运营商自身会凝聚一个庞大的产业生态。不过,物联网时代产业链更为复杂,政企行业客户并没有如传统运营商类似的产业生态,在购买产品部署网络后,还需大量分散的应用部署和接入,自身并不一定能够聚集产业生态中的各类应用厂商。 物联网技术产品的供应商都比较注重为客户提供整体解决方案,因此需要更多的产业生态合作伙伴共同为用户提供服务。中兴克拉在这方面做了大量工作,在中兴克拉公司还未注册成立前,其创始团队即发起成立了中国LoRa应用联盟(CLAA),发展与LoRa相关产业链各类会员。刘建业先生表示,截止这次峰会,CLAA联盟已有880多家会员单位,预计年底前会超过1000家,包括芯片、模组、终端、应用集成、运营服务各类企业,中兴克拉已经与300多家会员完成了应用合作研发、联调,产生100多类应用,建立50多个示范应用基地。这些数字使得CLAA联盟成为全球最大的LoRa产业生态群体。 在这个庞大的产业生态群体支持下,共建共享的网络建设运营模式得以快速落地。对于战略合作伙伴来说,中兴克拉不仅仅带来的是整套的运营商级网络,更有背后大量的终端应用,给这些城市级物联网运营商更丰富的选择;另一方面,产业生态中的各类终端应用厂商也可有一个更便捷、规模化的市场拓展渠道。 2017年里,基于低功耗广域网络的应用规模开始初显,LoRa在国内产业界的市场教育已有普及之势,规模化落地的探索已经开始。共建共享商业模式、加上背后运营商级产品线和产业生态的支撑,中兴克拉的产业推进逻辑越发明晰,当然在未来实践中也会不断进行调整,助推LoRa尽快达成物联网领域事实标准的目标。 Read more.
物联网的终极PK:是火爆的NB-IoT还是迷人的LoRa?
日前,国际 LoRa 联盟第9届全联盟大会在苏州开幕,活动规格挺高,统计说是600多位精英齐聚一堂。那么问题来了,当下NB-IoT这么火,为何还有人沉迷LoRa无法自拔呢? 一、深扒 LoRa 这个问题还是得从主角说起,按岁数排资论辈的话,LoRa是NB-IoT的前辈。 Semtech(升特)公司成立于1960年,是美国一家模拟和混合信号半导体厂商。实际上,早在十多年前,公司就开始了物联网领域的布局。收购了一家射频技术的厂商,拥有了射频产品线。 2012年,Semtech又收购拥有长距离的半导体技术IP的法国公司Cycleo,将相关技术整合进射频的平台中,满足了市场上对于低功耗、长距离通讯技术的需求,逐渐被市场所接受。 2013年,Semtech公司向业界发布了一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术(Long Range,简称LoRa)的芯片。其接受灵敏度达到了惊人的-148dbm,与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比,最高的接收灵敏度改善了20db以上,这确保了网络连接可靠性。 LoRa技术特点 此后,Semtech对LoRa技术进行了强有力的营销。 2015年,Semtech牵头成立了国际LoRa联盟(LoRa Alliance)。创始成员中有IBM、思科这样重量级产巨头,也有知名半导体厂商MicroChip。此外还拉拢了众多电信运营商,如:新加坡电信SingTel,荷兰皇家电信KPN,瑞士电信Swisscom、比利时电信运营商Belgacom。 国际LoRa联盟成立之初就注重生态系统建设,目前,LoRa联盟成员已发展到500多家。产业链已相当成熟,从底层的芯片、模组到设备制造、系统集成,都有相关厂商。 LoRa生态系统 值得一提的是LoRa芯片较为封闭。LoRaWAN 是由 LoRa 联盟管理的开放标准网络层协议。然而,它并不是真正的开放,因为实现一个完整的 LoRaWAN 协议栈的底层芯片只能通过 Semtech 公司提供。 Semtech公司提供SX127x系列LoRa产品。国内市场主要以低频段的SX1278为主。为适应市场的发展和需求,Semtech以IP授权的方式授予更多的公司来制造LoRa技术的芯片,如同ARM公司IP授权类似。目前获授权的公司有Hoperf、Microchip、Gemtek、ST等。 相对芯片的封闭,从事LoRa模块和方案开发的厂商并不少。国内就有:AUGTEK、洲斯物联、思创汇连、普天通达、NPLink、门思科技、利尔达、通感微电子、上海雍敏、武汉拓宝、博大光通、纵行科技、唯传科技、三凡信息等众多公司。 目前LoRa网络已经在全球多地进行试点或部署。据最新公布的相关数据显示,全球有52个运营商正在部署LoRa网络,超过100个国家和地区开始进行试点,如美国、法国、德国、澳大利亚、印度等。荷兰KPN电信、韩国SK电信早在2016年上半年就部署了覆盖全国的LoRa网络,提供基于LoRa的物联网服务。 LoRa全球部署情况(截止今年10月) 相对于LoRa技术在国外发展的如火如荼,国内NB-IoT风头却完全盖过了LoRa。 二、为何沉迷? 随着去年6月份标准冻结,NB-IoT即引起业内的广泛关注。从此LoRa和NB-IoT之争的话题不曾间断。NB-IoT联盟成员之一的沃达丰,其某位高管甚至公开表示了“NB-IoT将导致LoRa消亡”的观点。 国内三大运营商的力推,加上有工信部文件加持,在媒体的声浪中,LoRa显得有点“势微”。不过,LoRa在国内并不缺乏支持者,到底是什么让他们沉迷其中? 1、有生存空间 从技术上看,两者之间其实并没有太大的优劣式之分,从应用范围上来看,两者其实很多都是一样的。主要区别在于,NB-IOT是运营商网络。 对客户而言,使用NB-IoT主要依赖于运营商的基础设施,在很多条件恶劣的地方,运营商的基础设施并没有完全覆盖。而LoRa是一个更灵活的自主网络,在任何需要的地方,都可以进行部署,个人也能成为“运营商”。 另一点就是安全,NB-IoT是运营商网络,因此数据是先传到运营商的, 许多企业不愿意把自己的数据给到别人, 所以这些企业会选择部署自己的私有LoRa网络。 LoRa工作在1GHz以下的非授权频段,故在应用时不需要额外支付通讯费用,这也成了相关企业推广时的一大卖点。 2、能分一杯羹 市场集中度反映出行业内垄断及竞争状况,是分析竞争行业环境和发展阶段一项重要指标。一般而言,高市场集中度意味着行业已进入成熟期并处于寡头垄断阶段,业内市场机会已经很少。在低市场集中度行业中,大中小各类企业面临的机会相对较多。 NB与LoRa市场集中度对比 从产业链上看,NB-IoT在多个环节均显现较高市场集中度,如运营商环节,国内三大运营商收割了整个市场。而LoRa产业链上,除芯片封闭形成高度市场集中度外,其他环节格局松散,容纳了大量参与者,大家均可在其中分得一杯羹。 3、有幕后推手 华为是NB-IoT的主导者之一,频频搞出大新闻,收获了众多的眼球。作为华为的老对头中兴自然不甘弱,于是采用另一个LPWAN技术LoRa。 2016年1月,在国际LoRa 联盟支持下,中兴通讯联合近二十家合作厂商共同发起建立“中国LoRa应用联盟(CLAA)”。旨在推动LoRa产业链在中国的应用和发展,尤其是通过全国性云化核心网和共享接入的方式,能逐步形成一张全国性的可运营虚拟LoRa网络。 简单地说,CLAA要做的就是所有联盟成员按照共同标准来在全国各地建立基站,建立一个全国性的骨干网络。中兴希望牵头,制定标准,大家一起来建这个网络,一起来享受这个网络。把大量的分散的LoRa网络利用起来,星星之火形成燎原之势。 5个月之后,中兴选择加大赌注成为国际LoRa 联盟董事会成员,作为LoRa联盟董事中兴将与其他成员一起,共同推动LoRa技术在全球LPWAN建设和产业链的发展。 华为拉拢了国内三大运营商,中兴也不赖,CLAA联盟成员数还超过了国际LoRa 联盟。目前,CLAA联盟成员超过850家,并且还呈加速发展趋势,17年底成员将达到1000家。 三、未来想象 10月19日,国际LoRa联盟第9届全联盟大会(暨2017中国LoRa物联网国际峰会)在苏州香格里拉酒店举办,活动的主办方是中兴通讯。活动以“连接无限、共网未来”为主题,针对LoRaWAN技术的最新进展,深入探讨全球LoRa应用机遇和方向。 在大会中,国际LoRa联盟正式发布了: […] Read more.
福州市第一张全域覆盖的LoRa物联网络在马尾区顺利建成
10月27日消息,近日,福州市第一张全域覆盖的LoRa物联网络在马尾区顺利建成。 据悉,2017年10月20日,经福州市经济技术开发区管理委员会、福州市马尾区人民政府会议决定,同意支持“福州市协成智慧科技有限公司于马尾区全面部署LoRa网络”工作。 2017年10月23日,协成智慧便顺利完成马尾区全域LoRa网络的建设,这标志着福州市第一张LoRa窄带网络在马尾区顺利建成。 据了解,马尾区276平方公里全覆盖仅用6台LoRa物联网基站。 与此同时,协成智慧同步实现了LoRa物联网感知终端与LoRa物联网云平台的安全数据传输及远距离双向通讯,这表明马尾区不仅建成智能传感、控制万物的物物沟通LoRa网络,而且还具备快速落地物联网产品/方案的业务应用功能。 伴随LoRa物联网网络的建成,下一步,协成智慧将联手市内优秀物联网企业全面推广基于LoRa技术所研发的红外防盗、内涝监测、烟雾报警、水利监测、环境监测和GPS定位产品等试点项目,凭借成熟的LoRa技术帮助传统产业转型升级,推动物联网项目进入规模化商用。 同时,协成智慧依托“协成物联网基站+LoRa物联网云平台”开源技术方案,解决物联网初期行业技术准入门槛,让更多的企业加入这个物联网大变革中,快速解决更多企业转型升级难题,树立协成在物联网领域的影响力;发挥马尾作为福州物联网产业集聚区、核心区优势,推动马尾加速建成千亿物联网产业园目标,努力将马尾打造成全国性的窄带物联网应用标杆城市。 欢迎致电协成智慧,预约参观考察LoRa试点城市/项目。 Read more.
低成本开放LoRa将是物联网的重头戏?
导读: 2018年将是LoRa标准的成功之年,LoRa技术进一步促进物联网产品的互联互通,随着联盟成员的壮大和LoRa产品开发成熟,未来我们也将会拥有更绿色,更环保,更高效的物联网场景。 随着大数据、云计算等信息技术的快速兴起,物联网产业变得炙手可热。今天,物联网已经成熟应用到各行各业中,如安防、智能建筑、物流追踪、工业自动化、智慧农业等等。业内专家预测,到2025年全球将有数十亿设备接入物联网,全球物联网市场有望超过30万亿美元。 物联网是一个巨大的产业,从芯片、模组、传感器到终端调协,以及平台软件供应、通信技术、运营商,集成商等,在各个领域不断涌现出新的企业和产品。要推动这样一个产业的发展需要多方努力完成,10月19日,2017中国LoRa物联网国际峰会在苏州香格里拉酒店举办,ZTE、Semtech、 Comcast、KPN、Cisco、ST、ARM、Alibaba等知名物联网企业围绕着LoRaWAN最新技术、应用及市场机遇进行深入探讨。 本次峰会是LoRa技术联盟首次在中国举办的活动,LoRa联盟主席Geoff Mulligan表示,中国是一片充满机会的热土,此次来中国办活动希望携手中国企业一起拥抱物联网,共同开拓LoRa技术在中国以及全世界市场机遇。LoRa技术联盟是一个非营利组织,致力于LoRa标准的开放性和国际化。 LoRa联盟主席Geoff Mulligan 在会议上,中兴子公司——中兴克拉公司宣布正式入驻苏州,并与多家企业签订了CLAA物联网战略合作协议。CLAA物联网联盟致力于推进LoRa物联网技术在中国市场的应用,该组织自2016年1月由中兴通讯发起至今成员数量已超880家。 目前市场已经存在NB-IoT、蓝牙、WiFi、Zigbee、5G等多种无线传输协议,这些协议都有各自的优点,未来物联网或将是多种协议共同协作的局面。那么,LoRa技术将会给物联网行业带来什么样的惊喜? 一个开放的物联网无线协议 物联网正以史无前例的速度向各个领域蔓延,而通信标准则显得越来越重要。LoRa技术具有低成本、广覆盖、低功耗、支持定位功能等诸多优点,是物物联网方案中的重要角色。目前,LoRa可以满足智能城市、智能建筑/家居,智能农业和工业等领域的组网需求。 Geoff Mulligan介绍称,LoRa技术在物联网应用具有很大的优势。首先,它是一个基于开放的标准,并承诺一直会保持开放性,这意味着未来不会受到任何供应商或者解决方案的局限;其次,他是一个公开的规范,不管是否为联盟成员都可以免费下载最新的协议标准;还有,LoRa开放了全球认证计划,为合格产品颁发证书,以促进LoRa产品之间的互操作性;最后,联盟组织非常支持成员的各种应用项目,并乐意提供及时的支持和帮助。 据悉,LoRa网络规模可以无限扩大,适用于成千成万节点的物联网系统。Geoff Mulligan还指出,LoRa使用1G以下的频段,虽然各个地方频段有所不同,但联盟正在促进各个企业之间的协调,帮助制定频段及技术参数指南,使同一地区频段保持一致性。 增强功能的LoRaWAN连接更广泛 本次会议上,LoRa联盟宣布新规范扩展了LoRaWAN协议的覆盖范围,LoRaWAN是LoRa技术联盟针对物联网应用开发的一种简单、高效的通信协议,此协议基于开放标准,可公开使用的规范。以下联盟发布的新版本LoRaWAN协议功能: *LoRaWAN 1.1,支持切换漫游、以及B类和安全增强功能 *LoRaWAN后端接口1.0,根据提供商内部漫游的要求,支持把网络分解成可相互操作的节点 *LoRaWAN 1.1区域参数版本A,其中介绍了针对LoRaWAN 1.1终端设备的各地区具体的无线电参数 LoRaWAN适合于低成本物联网的规模应用,新规范对漫游的支持使得能LoRaWAN够实现大规模部署,进一步扩展了现有LoRaWAN网络的覆盖范围。LoRaWAN支持大规模部署并启用新的全球货物追踪等服务,漫游功能使得物联网设备能在世界各地的LPWAN网络之间移动。 LoRa物联网产品展示 目前,LoRaWAN已经在全球100个国家350个不同城市建立了试点项目,在中国已经形成了贵州中安云网、广州中国科学院计算机网络信息中心、陕西广电3个公开发布的网络。 LoRa为共享单车实现广泛定位追踪 共享单车已经流于各大城市,绿色出行、资源共享,利用好每一辆单车是提升运营效率的关键。对于这些边缘的共享单车设备,运营商需要知晓每一辆单车是否在使用中或者停止,单车位置在哪、停用的单车是否锁好,是否故障需要维护。传统单车是没有通信功能的,运营者根本无法了解这些数据。 全球知名半导体公司Semtech Corporation最近表示,中国领先的共享单车企业ofo将引入LoRa器件和无线射频技术来实现完整的网络,LoRa技术的使用可以补充其授权频谱连接选项,即使在偏远地区和密集建筑群中也能找到设备。 据悉,ofo目前全球180多个国家运营将近1000万辆共享单车,这些单车配备了GPS/GLONASS追踪器,通过网络把数据传输到云服务器。为了运营效率和降低成本,ofo尝试采用各种通信协议,Semtech的LoRa无线射频技术便成为ofo的最佳的选择之一。 LoRa具有远距离、低功耗和易于部署等特性,满足了边远地区共享单车广泛连接的需求,LoRaWAN协议的开放性又将大大降低了开发的成本,同时也提升了产品设计的灵活性。 低成本LoRa发展契机已经来临 随着物联网系统的不断增大,通讯设施成本和网络运维成本的节约问题将是十分关键的,如何使物联网系统成本降至最低?中兴通讯刘建业表示,目前物联网发展存在一些瓶颈,就是在远距离,广覆盖、低功耗方面达到不要求。在这样的形势下,类似LoRa这样的异步通信技术将能获得良好的发展机会。 中兴通讯能源及物联网创新总经理刘建业 LoRa标准具有极为吸引的低成本优势,其基站建设成本只有传统设备的1%,另外在网络运维方面LoRa也有很大优势。LoRa的低成本主要体现在电池供电、较低的发生功率以及部署应用成本等。此外,站在用对用户来说,这种低成本意义很大,它意味着产品电池在容量、体积和成本可以做到很小,从而达到更好的使用体验效果。 如此同时,LoRa也是一个安全的网络,联盟在最初就为它安全进行了周全的考虑。Geoff Mulligan表示,2018年将是LoRa标准的成功之年,LoRa技术进一步促进物联网产品的互联互通,随着联盟成员的壮大和LoRa产品开发成熟,未来我们也将会拥有更绿色,更环保,更高效的物联网场景。 Read more.
LoRa联盟:我们不与其他标准为敌,但功耗和成本无人能敌
在问到与其他物联网标准的对比时,Mulligan认为各种技术之间没有必要分个高低,都有自己适合的领域,可以互相补足。其实在业内人士看来,没有对立的技术,只有对立的阵营,说到底还是为了争取中国低功耗广域网市场这块大蛋糕…… LoRaApp正在为您准备页面… Read more.