LTE筆記: IoT~2, 蜂巢架構下的其他IoT選擇
在上一篇文章中, 我們雖然介紹了NB-IoT為蜂巢網路下的IoT架構,
但是, 事實上, 蜂巢網路架構下的IoT仍有其它的競爭者,
包括LoRa, 以及Sigfox.
包括LoRa和Sigfox的共通特性就是兩者都使用1GHz以下的頻帶,
在通訊領域中, 越低的頻譜, 其指向性差, 可傳輸性遠, 可以用較低的功率覆蓋極大的範圍,
但是, 其能夠傳送的傳送速率較低, 因此, 適合用作IoT的應用,
以調變技術而言, LoRaWAN使用chirp spread spectrum, 為一種展頻通訊的方法,
而Sigfox則使用窄頻BPSK的方式調變,
相較LTE-based以OFDMA作為調變的方法, 可以省下運算所需要的功率,
但也更難和手機裝置整合, 傳輸的速率也因此受到限制,
我們先看一張比較圖, 比較LoRa, Sigfox和LTE-based的IoT差異
雖然原文中未寫明, 但是Narrow-Band應該就是Sigfox
來自: http://thinkingiot.blogspot.tw/2016/08/iot-lora-lpwan-1-lora-lorawan.html
這張表, 很明顯應該是LoRa方製作的,
因此, LoRa在除了傳送率之外的所有項目都勝出,
但是, 以一個非同步的通訊標準 (LoRa和Sigfox都是) 而言,
沒有限制的上傳的限制, 意味著, 封包無限制的碰撞,
可以想像在室內有10個WiFi AP時, 並不會有10倍的傳輸量,
反而導致所有AP都因為封包碰撞, 而無法正確送達,
Sigfox把上傳限制設為一日140個訊息, 一個訊息12 bits似乎是較合理的作法,
另一方面, Coexistance, 也就是和其他基地台, 或是通訊系統的共存,
LoRa因為有random backoff和展頻的機制, 因此可以做到較好的共存,
但是, Sigfox部分, 我並沒有看到如random backoff的機制,
可能會被其他基地台甚至是LoRa的用戶干擾.
最後, 雖然上表並未提及,
但是Sigfox目前並沒有提供下行的資料傳輸,
而LoRa則把裝置分成三個等級, 分別設計其下行傳輸方式,
沒有下行, 對於通訊系統而言, 是一件好玩的事情,
一方面, 這樣設計減少了大量的控制訊息,
另一方面, 也限制了此通訊系統只能成為一種資料收集的應用,
(0924更新) Sigfox其實有下行的設計, 限制為每日4個訊息,
當裝置有下行需求時, 必須先透過上行封包攜帶訊息,
並在之後30秒內切換成準備接收的模式,
若應用端有傳送到裝置的需求, 可以先行提出, 暫存於下行的queue中,
但是只有在裝置發起下行需求時, 才會啟動傳輸.
事實上, 個人覺得LoRa和Sigfox最大的差別不在技術, 而是營運模式,
LoRa採用像是WiFi一樣的開放聯盟,
因此, 在人人可以布建的情況下, 很容易拿到學術界的資源,
形成反饋, 並推動通訊協定的進行,
Sigfox則由單一廠商營運, 這就面臨了存續性風險,
想想GSM在1998年, 全球用戶達到1億, 而30年後的今天, GSM技術走入歷史,
假如有次世代的IoT網路, 單一廠商很難演進並生存, 如同當年的phs一般,
考慮物聯網的應用情境,
蜂巢架構下的物聯網適合室外 (有直視路徑), 大範圍 (>1公里),
少量 (數個byte), 低頻率 (10分鐘一次) 的資料蒐集,
可能適合大範圍感測器網路, 電表數值回報 (不是智慧電表...), 或是土石流的監測,
雖然在Sigfox的案例中提到醫療用途, 但是考慮其傳輸資料量,
應該只能做數值紀錄追蹤, 難以提供即時診斷或是預警,
按照目前消息, 台灣開放920～925MHz頻段作為物聯網使用,
(連結有其他國家的規範: http://goo.gl/oBdQYb)
在台灣, 優納比 (基於Sigfox) 和富鴻網 (基於LoRa) 也開始建置IoT網路,
一開始, 兩家公司分別在大台北, 布建200~500個基地台, 作為接取,
應該是因為商業的因素, 兩者都選用了商業與人口密集區作為開始,
而無法彰顯感測網路在大範圍感測器網路中的優勢地位,
當我們說到IoT時, 除了很紅的名詞外, 我們應該思考的是甚麼?
如上一篇文章所說, 所有的網路都不多不少的提供資料傳輸,
因此, 如果一個應用無法體現IoT的優點時,
我們應該回去探究該應用的失敗本身, 而非以IoT包裝, 在試一次,
比如說: 電表資料收集,
我們應該先想, 之前是否可行 (可行, 例如給每個電表一張3G網卡),
如果可行, 之前為什麼沒有這樣做呢? (3G網路通訊太貴? 電力問題?)
IoT是否有辦法幫助此困境? (可以減低資費, 增長電力使用時間)
還有其他推廣的困難嗎? (換電表的成本? 資料缺失的責任?)
在經過這樣思考後, 我們或許才能夠回答,
所謂的"應用"是跟風的浪潮, 還是可能是一個有潛力的藍海,
但是, 事實上, 蜂巢網路架構下的IoT仍有其它的競爭者,
包括LoRa, 以及Sigfox.
包括LoRa和Sigfox的共通特性就是兩者都使用1GHz以下的頻帶,
在通訊領域中, 越低的頻譜, 其指向性差, 可傳輸性遠, 可以用較低的功率覆蓋極大的範圍,
但是, 其能夠傳送的傳送速率較低, 因此, 適合用作IoT的應用,
以調變技術而言, LoRaWAN使用chirp spread spectrum, 為一種展頻通訊的方法,
而Sigfox則使用窄頻BPSK的方式調變,
相較LTE-based以OFDMA作為調變的方法, 可以省下運算所需要的功率,
但也更難和手機裝置整合, 傳輸的速率也因此受到限制,
我們先看一張比較圖, 比較LoRa, Sigfox和LTE-based的IoT差異
來自: http://thinkingiot.blogspot.tw/2016/08/iot-lora-lpwan-1-lora-lorawan.html
這張表, 很明顯應該是LoRa方製作的,
因此, LoRa在除了傳送率之外的所有項目都勝出,
但是, 以一個非同步的通訊標準 (LoRa和Sigfox都是) 而言,
沒有限制的上傳的限制, 意味著, 封包無限制的碰撞,
可以想像在室內有10個WiFi AP時, 並不會有10倍的傳輸量,
反而導致所有AP都因為封包碰撞, 而無法正確送達,
Sigfox把上傳限制設為一日140個訊息, 一個訊息12 bits似乎是較合理的作法,
另一方面, Coexistance, 也就是和其他基地台, 或是通訊系統的共存,
LoRa因為有random backoff和展頻的機制, 因此可以做到較好的共存,
但是, Sigfox部分, 我並沒有看到如random backoff的機制,
可能會被其他基地台甚至是LoRa的用戶干擾.
最後, 雖然上表並未提及,
但是Sigfox目前並沒有提供下行的資料傳輸,
而LoRa則把裝置分成三個等級, 分別設計其下行傳輸方式,
沒有下行, 對於通訊系統而言, 是一件好玩的事情,
一方面, 這樣設計減少了大量的控制訊息,
另一方面, 也限制了此通訊系統只能成為一種資料收集的應用,
(0924更新) Sigfox其實有下行的設計, 限制為每日4個訊息,
當裝置有下行需求時, 必須先透過上行封包攜帶訊息,
並在之後30秒內切換成準備接收的模式,
若應用端有傳送到裝置的需求, 可以先行提出, 暫存於下行的queue中,
但是只有在裝置發起下行需求時, 才會啟動傳輸.
事實上, 個人覺得LoRa和Sigfox最大的差別不在技術, 而是營運模式,
LoRa採用像是WiFi一樣的開放聯盟,
因此, 在人人可以布建的情況下, 很容易拿到學術界的資源,
形成反饋, 並推動通訊協定的進行,
Sigfox則由單一廠商營運, 這就面臨了存續性風險,
想想GSM在1998年, 全球用戶達到1億, 而30年後的今天, GSM技術走入歷史,
假如有次世代的IoT網路, 單一廠商很難演進並生存, 如同當年的phs一般,
考慮物聯網的應用情境,
蜂巢架構下的物聯網適合室外 (有直視路徑), 大範圍 (>1公里),
少量 (數個byte), 低頻率 (10分鐘一次) 的資料蒐集,
可能適合大範圍感測器網路, 電表數值回報 (不是智慧電表...), 或是土石流的監測,
雖然在Sigfox的案例中提到醫療用途, 但是考慮其傳輸資料量,
應該只能做數值紀錄追蹤, 難以提供即時診斷或是預警,
按照目前消息, 台灣開放920～925MHz頻段作為物聯網使用,
(連結有其他國家的規範: http://goo.gl/oBdQYb)
在台灣, 優納比 (基於Sigfox) 和富鴻網 (基於LoRa) 也開始建置IoT網路,
一開始, 兩家公司分別在大台北, 布建200~500個基地台, 作為接取,
應該是因為商業的因素, 兩者都選用了商業與人口密集區作為開始,
而無法彰顯感測網路在大範圍感測器網路中的優勢地位,
當我們說到IoT時, 除了很紅的名詞外, 我們應該思考的是甚麼?
如上一篇文章所說, 所有的網路都不多不少的提供資料傳輸,
因此, 如果一個應用無法體現IoT的優點時,
我們應該回去探究該應用的失敗本身, 而非以IoT包裝, 在試一次,
比如說: 電表資料收集,
我們應該先想, 之前是否可行 (可行, 例如給每個電表一張3G網卡),
如果可行, 之前為什麼沒有這樣做呢? (3G網路通訊太貴? 電力問題?)
IoT是否有辦法幫助此困境? (可以減低資費, 增長電力使用時間)
還有其他推廣的困難嗎? (換電表的成本? 資料缺失的責任?)
在經過這樣思考後, 我們或許才能夠回答,
所謂的"應用"是跟風的浪潮, 還是可能是一個有潛力的藍海,
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