澳洲水務(wù)智能計量專家Rian Sullings分享了新型無線通信技術(shù)LPWAN在澳大利亞智能水計量項目中的應(yīng)用，以及Sigfox、LoRaWAN、NB-IoT在技術(shù)能力和業(yè)務(wù)模型方面的比較。

什么是LPWAN？

LPWAN(低功率廣域網(wǎng))是一類無線通信技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離、低功耗、低運維成本、可傳輸較小數(shù)據(jù)等特點。LPWAN技術(shù)包括兼容無線電模塊的設(shè)備(用于發(fā)送和接收消息)，無線電接收器(類似移動電話網(wǎng)絡(luò))，以及服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施(用于管理和分發(fā)數(shù)據(jù))。

LPWAN所有無線技術(shù)必須在3個參數(shù)之間取得平衡：覆蓋范圍和穿透力、功耗和數(shù)據(jù)速率。LPWAN技術(shù)不僅僅適用于水計量，還適用于停車傳感器、氣象站、GPS跟蹤器等。智能水計量是物聯(lián)網(wǎng)的一個完美案例，可以提高勞動力、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)性效率。

智能水計量對無線通信網(wǎng)絡(luò)要求

技術(shù)能力：智能水計量解決方案具備儀表讀數(shù)傳輸和低功耗的特性，以滿足電池可以運行8-10年甚至更久，甚至額外的傳感器和空中配置變化等。

供應(yīng)商通用：解決方案必須是通用的，以避免在特定案例中解決方案無法被其他設(shè)備制造商，網(wǎng)絡(luò)運營商或軟件應(yīng)用程序使用。

可靠和安全性：解決方案必須安全可靠，以避免增加額外的人力或財力，甚至維修成本。

可擴(kuò)展性：解決方案必須易于擴(kuò)展，以滿足城市和農(nóng)村地區(qū)不同地理覆蓋特征、設(shè)備數(shù)量、用戶數(shù)量等。

Capex和Opex：解決方案的總成本是決定其可行性的關(guān)鍵因素。解決方案必須經(jīng)濟(jì)可行，水務(wù)公司才能使用并繼續(xù)運營。

LPWAN關(guān)鍵技術(shù)概述

在眾多LPWAN解決方案中，Sigfox，LoRaWAN和NB-IoT脫穎而出。雖然三者在許多方面都是獨一無二的，但都滿足了智能水計量對無線通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要求，以及為不同水務(wù)公司，設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)和智能城市所用。

以下是三種技術(shù)在澳洲的使用情況。

Sigfox

Sigfox是一家全球無線通信服務(wù)商，于2009年在法國成立，并在全球范圍內(nèi)迅速推出其無線網(wǎng)絡(luò)。截至2018年3月，Sigfox在45個國家開展業(yè)務(wù)，覆蓋380萬平方公里的8.03億人口。

在澳大利亞，Sigfox與當(dāng)?shù)氐倪\營商Thinxtra合作。他們已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)范圍覆蓋了大約80%的澳大利亞人口以及新西蘭和香港的運營網(wǎng)絡(luò)。從2017年至今，澳大利亞政府通過清潔能源金融公司向Thinxtra投入了1000萬美元，成為Thinxtra的利益相關(guān)者。

Sigfox目前在澳大利亞擁有比其他LPWAN技術(shù)更大的優(yōu)勢，不僅適用于所有主要城市，而且具有最低的進(jìn)入門檻，包括無線電模塊標(biāo)準(zhǔn)化且低價、設(shè)備自動連接到網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)可通過API從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器訪問、并且在沒有覆蓋范圍的地方建立新基站等。

與其他LPWAN技術(shù)相比，Sigfox生態(tài)系統(tǒng)非常成熟，包括一系列無線電模塊制造商、設(shè)備、集成軟件、系統(tǒng)集成商和顧問。目前有超過400種不同的設(shè)備可以在Sigfox網(wǎng)絡(luò)上使用，從用于家畜到除顫器的GPS跟蹤器，以及用于供水設(shè)施的各種傳感器。

澳大利亞的水務(wù)公司運用Sigfox已經(jīng)開展了許多項目，如智能水計量和下水道阻塞警報，結(jié)果非常理想。目前，許多水務(wù)公司希望采用或擴(kuò)大使用Sigfox進(jìn)行計量和遙感。

Sigfox是最簡單，最成熟，成本最低的LPWAN技術(shù)之一。雖然它對某些應(yīng)用程序(例如小數(shù)據(jù)包大小)有限制，但它非常適合大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括簡單和低成本的智能水計量。由于其簡單性，Sigfox是三種關(guān)鍵技術(shù)中耗電量最低的技術(shù)之一，電池壽命不受信號質(zhì)量或網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響。

LoRaWAN

LoRaWAN是一種無線通信技術(shù)，包括物理無線通信(稱為LoRa)和名為LoRaWAN的協(xié)議，來自物理世界的數(shù)據(jù)通過該協(xié)議與服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施接口。LoRaWAN是一個開放式框架，任何人都可以構(gòu)建自己的LoRaWAN設(shè)備，網(wǎng)關(guān)和云服務(wù)。LoRaWAN與智能水計量的其他技術(shù)相比，關(guān)鍵組件通常是專有的，并且難以與其他供應(yīng)商的組件進(jìn)行交互操作。

在澳大利亞，有許多組織建立和運營LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)。其中包括NNNCo(國家窄帶網(wǎng)絡(luò)公司)，他們正在全國范圍內(nèi)建立具有高服務(wù)水平的公用事業(yè)級網(wǎng)絡(luò);以及Meshed，他們專注于與理事會和其他政府及半政府組織合作提供基于社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。在世界許多國家中，傳統(tǒng)的電信服務(wù)商也提供LoRaWAN連接，例如法國的Orange和新西蘭的Spark。

LoRaWAN是最通用和最靈活的LPWAN技術(shù)之一，非常適合許多應(yīng)用，可以通過各種不同的商業(yè)模式使用。在技術(shù)能力方面，LoRaWAN位于Sigfox和NB-IoT之間。雖然LoRaWAN能夠?qū)崿F(xiàn)比Sigfox更復(fù)雜的功能，但需要特別管理。例如，LoRaWAN可以在一次傳輸中發(fā)送多個儀表讀數(shù)，但傳輸?shù)臄?shù)量根據(jù)信號質(zhì)量而變化。這意味著必須設(shè)計特定解決方案以滿足不同的情況。因此，雖然任何人都可以構(gòu)建LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)和解決方案，但強烈建議聘請網(wǎng)絡(luò)運營商和系統(tǒng)集成商等專業(yè)專家來實現(xiàn)可靠的運營。

NB-IoT

NB-IoT是由3GPP全球標(biāo)準(zhǔn)化的新無線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)已被全球主要網(wǎng)絡(luò)運營商采用。它在澳大利亞由Telstra，Vodafone和Optus等電信運營商在其現(xiàn)有的電信基礎(chǔ)設(shè)施之上運營。

澳大利亞是世界上第一個NB-IoT智能水計量項目的所在地。墨爾本水務(wù)公司South East Water與電信巨頭華為，Vodafone和Optus合作開展的一個試點項目，使用的是來自HZ Metering等供應(yīng)商的水表。現(xiàn)在，越來越多的頂級和區(qū)域水務(wù)公司進(jìn)行規(guī)劃NB-IoT智能水計量的試點和部署項目。

澳大利亞電信公司Telstra于2018年1月宣布在澳大利亞所有主要城市部署NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，使其成為覆蓋范圍內(nèi)全國最大的LPWAN網(wǎng)絡(luò)。Vodafone和Optus目前還在悉尼和墨爾本的部分地區(qū)設(shè)有現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計將于今年公布覆蓋范圍。此外，預(yù)計還會公布三家運營商的連接計劃和定價。

NB-IoT技術(shù)類似于3G和4G，但是可以滿足僅發(fā)送具有遠(yuǎn)距離、低功耗、低運維成本的小數(shù)據(jù)包的設(shè)備。NB-IoT還允許使用一系列應(yīng)用協(xié)議(用于表示數(shù)據(jù)的格式和約定)，以便從設(shè)備發(fā)送的消息可以直接傳送到利用該數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。應(yīng)用協(xié)議LwM2M(Lightweight Machine to Machine)具有標(biāo)準(zhǔn)庫，適用于各種設(shè)備，包括數(shù)字水表。

關(guān)于作者：

Rian Sullings，Manager Smart Metering & IoT，Water Group(澳大利亞)

Rian，澳洲水務(wù)智能計量專家。在智能水表計量、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、水管理、節(jié)水、智慧城市、智慧公用事業(yè)、智能水和燃?xì)庥嬃款I(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗，主要致力于應(yīng)用最新物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(Sigfox，LoRaWAN和NB-IoT)支撐智慧水務(wù)，提高效率、可持續(xù)性，同時降低成本。一直是澳大利亞采用LPWAN和新型無線技術(shù)的先驅(qū)，其中包括第一個Sigfox和LoRaWAN智能計量項目。他現(xiàn)在也關(guān)注NB-IoT智能水表。