關(guān)鍵詞： LPWAN , LoRaWAN

作者：Olivier Hersent，Actility公司董事兼首席技術(shù)官

LoRaWAN是由LoRa聯(lián)盟為低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)通信制定的全球新標(biāo)準(zhǔn)。LPWAN旨在為電池壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，通常為長(zhǎng)達(dá)十年及以上的用例提供支持，可為建筑聯(lián)網(wǎng)、計(jì)量、智慧城市及農(nóng)業(yè)等大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)極低的總體擁有成本（TCO）。LoRaWAN已獲得法國(guó)Orange、美國(guó)Comcast、日本NTT、軟銀、比利時(shí)Proximus、荷蘭皇家電信及瑞士電信等全球主要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的支持。

地理定位及物體追蹤是物聯(lián)網(wǎng)的主要用例之一，甚至有可能是最大的用例。追蹤技術(shù)的需求彈性對(duì)成本高度敏感：如若追蹤器的成本降至1美元，基本上所有的物體都將使用該功能。

LoRaWAN盡管還沒(méi)走到這一步，但卻可以說(shuō)相當(dāng)接近了！

LoRaWAN提供基于網(wǎng)絡(luò)和GPS的多種地理定位服務(wù)。較之前的技術(shù)相比，兩者均實(shí)現(xiàn)了重大進(jìn)步。

基于網(wǎng)絡(luò)的地理定位成本最低，適用于任何配置LoRa收發(fā)器的設(shè)備，可將物料成本(含電池)降至5美元以下。它也是業(yè)內(nèi)能效最高的一項(xiàng)技術(shù)，可使用標(biāo)準(zhǔn)LTC 2Ah電池進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的追蹤定位。該技術(shù)依靠到達(dá)時(shí)間差(TDoA)三角定位算法，可在鄉(xiāng)村環(huán)境實(shí)現(xiàn)30米，城市環(huán)境150米精度的定位服務(wù)(得益于信號(hào)到達(dá)時(shí)間反射回來(lái)的結(jié)果)。

此定位服務(wù)要求運(yùn)營(yíng)商部署“支持宏分集接收”的網(wǎng)絡(luò)，即多個(gè)基站均可從追蹤設(shè)備接收信號(hào)。以上列舉的大多數(shù)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)均可實(shí)現(xiàn)該部署，且在大多數(shù)城市，運(yùn)營(yíng)商可提供設(shè)有五個(gè)，甚至通常五個(gè)以上基站的宏分集。由于LoRaWAN基站信號(hào)覆蓋面積高達(dá)15公里以上，使得覆蓋如自然保護(hù)區(qū)等廣闊地區(qū)的費(fèi)用低廉，因此該技術(shù)最適用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用、公園或森林監(jiān)測(cè)以及重點(diǎn)工程項(xiàng)目數(shù)字化。其具體應(yīng)用包括灌溉控制、消防、瀕危物種保護(hù)、露天礦場(chǎng)資產(chǎn)追蹤及大型建設(shè)項(xiàng)目等。

基于GPS的地理定位并非新技術(shù)，但LoRaWAN能夠優(yōu)化其成本及用途。基于GPS的追蹤器應(yīng)用以往受限于較短的電池壽命（或極高的電池成本）及高昂的通信費(fèi)用，但這個(gè)難題即將成為歷史。通過(guò)使用LoRaWAN，甚至更新的3GPP通信技術(shù)如NB-IoT，而非GPRS，其能源成本將實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的銳減。而對(duì)于其它實(shí)時(shí)追蹤應(yīng)用來(lái)說(shuō)，GPS提供的精準(zhǔn)定位至關(guān)重要。為滿(mǎn)足這些高精準(zhǔn)用例的需求，Actility公司在其ThingPark定位服務(wù)中集成了LoRa輔助GPS功能。這樣一來(lái)，專(zhuān)用追蹤裝置可通過(guò)選擇相關(guān)GPS信號(hào)進(jìn)行定位，并使用高能效的LoRaWAN通信服務(wù)將位置信息傳遞給追蹤應(yīng)用。

使用LoRaWAN的優(yōu)勢(shì)不止于此。GPS通常需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才可獲得某一位置定位信息，且耗電量大。同時(shí)，傳統(tǒng)的A-GPS技術(shù)雖然可將定位時(shí)間縮短至幾秒鐘，但其對(duì)CPU或通信流量需求較高。這兩種技術(shù)既不節(jié)能，也無(wú)法支持?jǐn)?shù)年不間斷追蹤的用例。而在最先進(jìn)的LoRaWAN追蹤方案中使用的新型AGPS既可縮短定位時(shí)間，也可降低CPU及通信流量需求。此技術(shù)還可顯著降低追蹤器GPS子系統(tǒng)的復(fù)雜性。

總而言之，使用LoRaWAN作為通信網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合利用優(yōu)化型AGPS是兩項(xiàng)重大創(chuàng)新，可讓GPS追蹤的TCO成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，這將有利于推動(dòng)我們進(jìn)入大規(guī)模追蹤應(yīng)用的新時(shí)代。

未來(lái)，追蹤功能將使用多模追蹤器。屆時(shí)，最佳的商用追蹤器將可同時(shí)使用基于網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)化型GPS的地理定位功能。不僅如此，在室內(nèi)使用時(shí)，追蹤系統(tǒng)還將使用WiFi SSID探測(cè)，并將所獲信息與基于網(wǎng)絡(luò)的TDoA三角定位相結(jié)合，從而為室內(nèi)定位提供持續(xù)的全方位服務(wù)。而一些最先進(jìn)的追蹤器還可使用內(nèi)部傳感器（如加速計(jì)、磁力儀等）進(jìn)行推算定位并增強(qiáng)傳感器融合從而提高定位精度。此外，低功耗藍(lán)牙(BTLE)信標(biāo)信號(hào)可用于尋找數(shù)十米范圍內(nèi)的設(shè)備。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的雙向特性和追蹤器的板載邏輯可實(shí)現(xiàn)多定位模式間的動(dòng)態(tài)切換。

這種先進(jìn)的多模追蹤器將推動(dòng)物流行業(yè)實(shí)現(xiàn)端到端數(shù)字化發(fā)展。這樣一來(lái)，不再只有指定檢查站可追蹤貨物，全程均可實(shí)現(xiàn)持續(xù)追蹤。LoRaWAN實(shí)現(xiàn)的更低TCO意味著數(shù)字平臺(tái)即將成為現(xiàn)實(shí)，室外可結(jié)合GPS和網(wǎng)絡(luò)三角定位進(jìn)行追蹤，室內(nèi)可通過(guò)WiFi和信標(biāo)發(fā)射實(shí)現(xiàn)追蹤功能。雙向LoRaWAN通信鏈路可為基于超高能效網(wǎng)絡(luò)的三角定位（地理圍欄及路徑完整性檢查），及基于GPS（按需定位）、基于WiFi（室內(nèi)）和基于藍(lán)牙（資產(chǎn)定位）等的多種追蹤定位實(shí)現(xiàn)能耗/精度動(dòng)態(tài)優(yōu)化權(quán)衡。

這些新型數(shù)字平臺(tái)不僅可減少損失，而且可提供全新的高品質(zhì)運(yùn)輸。由于邊際成本增加，追蹤器還可持續(xù)監(jiān)測(cè)溫度、沖擊等指標(biāo)，從而為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生及最優(yōu)保險(xiǎn)政策等提供支持。

物聯(lián)網(wǎng)常被稱(chēng)作為各個(gè)行業(yè)的變革性技術(shù)。有時(shí)，甚至難以分辨這是炒作還是事實(shí)，但對(duì)物流行業(yè)(及所有資產(chǎn)豐富的業(yè)務(wù)領(lǐng)域)而言，LoRaWAN無(wú)疑將給定位服務(wù)帶來(lái)顛覆性改變。技術(shù)行業(yè)對(duì)成本比較敏感，在這個(gè)領(lǐng)域降低一個(gè)數(shù)量級(jí)花費(fèi)的事情鮮有發(fā)生，但追蹤技術(shù)正切實(shí)經(jīng)歷著這種改變。