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物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中低功率廣域(LPWA)技術(shù)介紹

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 許多標(biāo)準(zhǔn)化工作由包括電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE),歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)和第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)以及工業(yè)聯(lián)盟(如WEIGHTLESS-SIG), LORa?聯(lián)盟和DASH7聯(lián)盟等在內(nèi)的不同的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行的。圖1提出標(biāo)準(zhǔn)的各種開發(fā)組織,文章最后的表1總結(jié)了不同標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)格。一些LPWA技術(shù)的定性比較可以在相關(guān)文獻(xiàn)中找到。并且大多數(shù)這些標(biāo)準(zhǔn)化努力還涉及本公眾號(hào)前面討論的幾個(gè)專有的LPWA連接提供商。這些SDO和SIG的目標(biāo)是相當(dāng)多樣化的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,希望采用這些標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)減少LPWA市場(chǎng)的分散度,并使多種競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)能夠共存。
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  圖1、各種LPWA的標(biāo)準(zhǔn)化組織
  A. IEEE
  IEEE正在擴(kuò)展其802.15.4 (參見:http://standards.ieee.org/findstds/standard/802.15.4-2011.html)和802.11 (參見:http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html)標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋范圍并降低功耗,并提供相應(yīng)的物理層和MAC層的新協(xié)議規(guī)范。IEEE提出了兩個(gè)LPWA標(biāo)準(zhǔn)作為IEEE 802.15.4低速無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(LR-WPAN)基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的修訂版,我們將本文中介紹。此外,本文還簡(jiǎn)要描述了為實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)覆蓋范圍對(duì)用于無線局域網(wǎng)(WLAN)的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的修改努力。
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  圖2、IEEE的無線標(biāo)準(zhǔn)化組織架構(gòu)
  1)IEEE 802.15.4k:低能量,關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控網(wǎng)絡(luò):IEEE 802.15.4k任務(wù)組(TG4k)提出了一種低能量關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控(LECIM:low-energy critical infrastructure monitoring )應(yīng)用在ISM頻段(SUB- GHZ和2.4 GHz)頻段的標(biāo)準(zhǔn)。這是對(duì)早期標(biāo)準(zhǔn)在滿足LPWA應(yīng)用所需的覆蓋范圍以及節(jié)點(diǎn)密度不足的事實(shí)的回應(yīng)。 IEEE 802.15.4k修正版通過采用DSSS和FSK兩個(gè)新的PHY層調(diào)制方式來彌補(bǔ)這一差距。可以使用范圍從100kHz到1MHz的多個(gè)離散的信道帶寬。 MAC層的規(guī)范也被修改以適應(yīng)新的物理層。該標(biāo)準(zhǔn)支持常規(guī)的無優(yōu)先級(jí)通道訪問(PCA)的CSMA / CA,,以及具有PCA的CSMA和ALOHA。使用PCA,設(shè)備和基站可以優(yōu)先考慮其訪問介質(zhì)的流量,從而提供服務(wù)質(zhì)量(quality of service)的概念。像大多數(shù)LPWA標(biāo)準(zhǔn)一樣,終端設(shè)備以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接到基站,并能夠交換異步和調(diào)度消息。

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