物联网LPWAN商用前景

针对LPWAN物联网主流技术、主流通信协议进行了分析,通过对当前热门的物联网应用如共享单车及汽车、智能停车、工业资产管理等应用进行技术层面的分析,探索了物联网应用的发展前景。

无线通讯技术及其在物探生产作业中的适用性分析

随着地震勘探采集作业效率要求不断提高,对于现场信息化程度的需求也随之增加。在应用技术开发如何选择性能最适合的无线通讯模块,逐渐成为摆在业内技术人员面前的难题。功耗、体积、成本、带宽等因素要根据现场应用需求均衡考虑抉择。本文就随着物联网发展不断推出的一些无线通讯技术与传统无线网络技术进行简单对比,以期对专业应用技术人员在开发过程中提供参考。

非坚持型载波监听多路访问机制对LoRa网络扩展性的影响

LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(Long Range Radio)网络的扩展性。为提高LoRa网络的扩展性,提出用非坚持型载波监听多路访问(NP-CSMA)机制替代LoRaWAN中ALOHA的介质访问控制机制,通过LBT协调LoRa网络中SF相同的各个节点接入信道的时间。不同SF之间的传输则采用多种SF信号并行传输,以减少共信道中同SF干扰和避免SF间干扰。为了分析NP-CSMA对LoRa网络扩展性的影响,通过理论分析和NS3仿真对LoRaWAN与NP-CSMA构建的LoRa网络进行比较。实验结果表明,在相同的条件下,与LoRaWAN相比,NP-CSMA在网络通信负载率为1的情况下,它的理论数据包交付率(PDR)性能比LoRaWAN高58.09%。在信道利用率方面,与LoRaWAN相比,NP-CSMA的饱和信道利用率提高了214.9%,容纳的节点数量也增加了60.0%。另外,NP-CSMA的平均时延在网络通信负载率小于1.7时也低于确认型LoRaWAN,而且在扩频因子为7和10时,它用于维持信道活动检测(CAD)模式所造成的额外能耗也比LoRaWAN用于接收来自网关确认消息所需的额外能耗低1.0~1.3 mJ和2.5~5.1 mJ;充分反映了NP-CSMA可以有效提高LoRa网络的可扩展性。

物联网模组PCB技术演进与流程设计改善

物联网时代的到来促进了广域低功耗网络的快速繁荣。当前NB-IOT模块可支持多网络模式,可提供语音、短信、通讯簿、2.4G/5G WiFi、蓝牙和GPS等等功能。NB-IOT模块设计的核心出发点是将主板和模块分开,把CPU等器件集中在模组小板,最终降低系统整体成本。本文重点分享用于物联网的功能模块PCB技术衍化,制作流程、技术问题和解决方案。

基于低功耗广域物联网的装配式建筑施工过程信息化解决方案

针对目前装配式建筑施工过程中信息交流不及时、信息化程度低等问题,提出了一种采用LoRa无线通信的低功耗广域物联网技术作为装配式建筑施工过程信息化解决方案。对施工过程的现状和存在的问题进行了分析,介绍了LoRa的技术特性,阐述了方案过程、关键设备以及方案效益。通过使用物联网使装配式建筑施工达到实时定位与无线通信。使用大数据平台对工地进行数字化管理,为装配式建筑的进一步信息化以及未来与物联网技术的应用结合奠定了基础。

浅析中国联通物联网发展策略

随着人网通信逐渐饱和,国内外传统通信运营商纷纷在寻求新的业务增长点,物联网具有海量的市场空间,这为运营商战略转型提供了一个良好的发展机遇。目前大部分运营商均将物联网列为重点业务领域,并制定了IoT发展战略;中国联通也发布了聚焦战略,物联网成为最重要的聚焦业务之一。文章介绍物联网的技术演进及产业发展情况,指出中国联通物联网的总体目标,并从业务平台、网络和终端方面给出联通物联网发展策略。

窄带物联网部署策略

基于蜂窝的物联网连接由于设备功耗大、部署成本高等劣势,目前在移动网络上承载的物联网连接只占到总数的6%。以NB-IoT(Narrow-Band Internet of Things)为代表的低功耗广域网(Low Power Wide Area,LPWA)具有低成本、广覆盖的特点,在未来低速率物联网业务中扮演着重要角色。文章从标准化进展、频率部署方式等方面对NB-loT技术进行分析,给出中国联通窄带物联网的网络架构和部署方案,为中国联通NB-IoT的内外场测试及商用部署提供参考。

NB-IoT综述及性能测试

窄带物联网(NB-IoT)是一种针对mMTC场景设计的低功耗广域网技术,可处理大规模低功耗连接并提供超大覆盖范围,同时具有深度室内穿透性能。为探究NB-IoT在实际应用中的性能表现,介绍其标准化历程、技术特点、物理层结构和主要信令流程,对比控制面和用户面数据传输模式。在此基础上,针对反映NB-IoT通信质量的主要指标进行户外测试,即不同距离下的信号强度、上下行实际传输速率、PING时延以及半封闭环境下的穿透性能,描述闭环通信系统的结构和工作过程。使用基于华为Boudica120芯片的BC95NB模块进行测试,结果表明,在250 m左右的范围内,NB-IoT的信号强度为-70 dBm^-80 dBm,平均上行传输速率约为4 kb/s,平均下行传输速率为13 kb/s^18 kb/s,不同距离下的PING时延控制在350 ms^380 ms。

基于二元指数后退算法的LoRaWAN协议

通过对LoRaWAN协议信道接入过程进行分析,发现其在网络负载大的情况下数据传输成功率较低。考虑到提高传输成功率能够有效减少终端重传的次数,降低功耗从而延长终端寿命,因此将LoRaWAN协议与二元指数后退算法相结合,提出一种改进协议。采用简单状态机描述原始协议和改进协议的数据传输过程,并利用概率分析进行数学建模。基于MATLAB的仿真结果表明,改进协议能够有效提升网络传输成功率,虽然网络平均延时相应增加,但可通过增大带宽补偿此方面不足。

LoRa调制技术及解调算法

LoRa是目前工业界大力推广的一种低功耗广域网技术(LPWAN)技术,但其中的核心调制技术专利由美国Semtech公司拥有,其技术细节没有被公开。基于此,针对LoRa的调制解调技术原理进行详细的数学描述,并给出了具体的调制解调算法。同时,对LoRa调制的性能进行了高斯白噪声信道及多径衰落信道下的仿真比较,仿真结果验证了LoRa调制技术在低速远距离通信场景中的优越性。

物联网低功耗广域网络技术及芯片综述

随着全球物联网(IoT)产业技术的进一步发展,对于低带宽、低功耗、远距离、大量数据连接的物联网应用需求愈发增加,其中低功耗广域网络(LPWAN)技术正是为满足此需求应运而生的远距离无线通信技术。LPWAN技术可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术,另一类是工作于授权频谱的NB-IoT等技术。本文分析了现有的国内外LPWAN技术的优劣势以及芯片开发情况,并对未来LPWAN的发展提出了思考和建议。

OPEN-MAC:一种低功耗有保障下行的网络架构

针对低功耗广域网(LPWAN)下行成本与功耗较高的问题,提出一种新的网络架构OPEN-MAC。在时分多址时槽中定义OPEN-MAC网络的操作,设计能够适配LPWAN低速率的星型网络协议栈。利用商用低成本的LPWAN设备,保证可靠的网络上行及有保障的网络下行。实验结果表明,该网络可实现节点随时接收网络下行数据,网络下行阶段的最大时间延迟不超过6 s,同时节点的功耗较低,占空比在0.3%以内。

面向LoRa的联合同步及频偏估计算法

LoRa是一种用于广域物联网应用的低功耗通信技术,具有远距离、超低功耗等特点。LoRa采用基于Chirp(线性调频)信号的扩频调制技术,通过对Chirp信号进行循环移位得到调制信号,其传输信息由符号起始位置的初始频率偏移所承载。其通信性能极易受定时偏差和频率偏差的影响。提出一种针对LoRa技术的联合同步及频偏估计算法,根据LoRa循环移位的特点,通过推导时偏和频偏的数学模型,联立方程组求解得到精确的估计值,用于准确纠正LoRa技术中的定时偏差及频率偏差。仿真结果验证了该算法对同步和频偏估计的准确性,能够满足实际场景下的通信需求。