[導讀]澳洲水務智能計量專家Rian Sullings分享了新型無線通信技術LPWAN在澳大利亞智能水計量項目中的應用，以及Sigfox、LoRaWAN、NB-IoT在技術能力和業務模型方面的比較。
澳洲水務智能計量專家Rian Sullings分享了新型無線通信技術LPWAN在澳大利亞智能水計量項目中的應用，以及Sigfox、LoRaWAN、NB-IoT在技術能力和業務模型方面的比較。
什么是LPWAN？
LPWAN(低功率廣域網)是一類無線通信技術，具有遠距離、低功耗、低運維成本、可傳輸較小數據等特點。LPWAN技術包括兼容無線電模塊的設備(用于發送和接收消息)，無線電接收器(類似移動電話網絡)，以及服務器基礎設施(用于管理和分發數據)。
LPWAN所有無線技術必須在3個參數之間取得平衡：覆蓋范圍和穿透力、功耗和數據速率。LPWAN技術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。智能水計量是物聯網的一個完美案例，可以提高勞動力、經濟和可持續性效率。
智能水計量對無線通信網絡要求
技術能力：智能水計量解決方案具備儀表讀數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備制造商，網絡運營商或軟件應用程序使用。
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。
可擴展性：解決方案必須易于擴展，以滿足城市和農村地區不同地理覆蓋特征、設備數量、用戶數量等。
Capex和Opex：解決方案的總成本是決定其可行性的關鍵因素。解決方案必須經濟可行，水務公司才能使用并繼續運營。
LPWAN關鍵技術概述
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絡的關鍵要求，以及為不同水務公司，設備，物聯網和智能城市所用。
以下是三種技術在澳洲的使用情況。
Sigfox
Sigfox是一家全球無線通信服務商，于2009年在法國成立，并在全球范圍內迅速推出其無線網絡。截至2018年3月，Sigfox在45個國家開展業務，覆蓋380萬平方公里的8.03億人口。
在澳大利亞，Sigfox與當地的運營商Thinxtra合作。他們已經將網絡范圍覆蓋了大約80%的澳大利亞人口以及新西蘭和香港的運營網絡。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的利益相關者。
Sigfox目前在澳大利亞擁有比其他LPWAN技術更大的優勢，不僅適用于所有主要城市，而且具有最低的進入門檻，包括無線電模塊標準化且低價、設備自動連接到網絡、數據可通過API從網絡服務器訪問、并且在沒有覆蓋范圍的地方建立新基站等。
與其他LPWAN技術相比，Sigfox生態系統非常成熟，包括一系列無線電模塊制造商、設備、集成軟件、系統集成商和顧問。目前有超過400種不同的設備可以在Sigfox網絡上使用，從用于家畜到除顫器的GPS跟蹤器，以及用于供水設施的各種傳感器。
澳大利亞的水務公司運用Sigfox已經開展了許多項目，如智能水計量和下水道阻塞警報，結果非常理想。目前，許多水務公司希望采用或擴大使用Sigfox進行計量和遙感。
Sigfox是最簡單，最成熟，成本最低的LPWAN技術之一。雖然它對某些應用程序(例如小數據包大小)有限制，但它非常適合大多數物聯網應用，包括簡單和低成本的智能水計量。由于其簡單性，Sigfox是三種關鍵技術中耗電量最低的技術之一，電池壽命不受信號質量或網絡覆蓋的影響。
LoRaWAN
LoRaWAN是一種無線通信技術，包括物理無線通信(稱為LoRa)和名為LoRaWAN的協議，來自物理世界的數據通過該協議與服務器基礎設施接口。LoRaWAN是一個開放式框架，任何人都可以構建自己的LoRaWAN設備，網關和云服務。LoRaWAN與智能水計量的其他技術相比，關鍵組件通常是專有的，并且難以與其他供應商的組件進行交互操作。
在澳大利亞，有許多組織建立和運營LoRaWAN網絡。其中包括NNNCo(國家窄帶網絡公司)，他們正在全國范圍內建立具有高服務水平的公用事業級網絡;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的網絡。在世界許多國家中，傳統的電信服務商也提供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技術之一，非常適合許多應用，可以通過各種不同的商業模式使用。在技術能力方面，LoRaWAN位于Sigfox和NB-IoT之間。雖然LoRaWAN能夠實現比Sigfox更復雜的功能，但需要特別管理。例如，LoRaWAN可以在一次傳輸中發送多個儀表讀數，但傳輸的數量根據信號質量而變化。這意味著必須設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建LoRaWAN網絡和解決方案，但強烈建議聘請網絡運營商和系統集成商等專業專家來實現可靠的運營。
NB-IoT
NB-IoT是由3GPP全球標準化的新無線網絡，現已被全球主要網絡運營商采用。它在澳大利亞由Telstra，Vodafone和Optus等電信運營商在其現有的電信基礎設施之上運營。
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等供應商的水表。現在，越來越多的頂級和區域水務公司進行規劃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網絡，使其成為覆蓋范圍內全國最大的LPWAN網絡。Vodafone和Optus目前還在悉尼和墨爾本的部分地區設有現場網絡，預計將于今年公布覆蓋范圍。此外，預計還會公布三家運營商的連接計劃和定價。
NB-IoT技術類似于3G和4G，但是可以滿足僅發送具有遠距離、低功耗、低運維成本的小數據包的設備。NB-IoT還允許使用一系列應用協議(用于表示數據的格式和約定)，以便從設備發送的消息可以直接傳送到利用該數據的應用程序。應用協議LwM2M(Lightweight Machine to Machine)具有標準庫，適用于各種設備，包括數字水表。
關于作者：
Rian Sullings，Manager Smart Metering & IoT，Water Group(澳大利亞)
Rian，澳洲水務智能計量專家。在智能水表計量、物聯網(IoT)、水管理、節水、智慧城市、智慧公用事業、智能水和燃氣計量領域有豐富的經驗，主要致力于應用最新物聯網技術(Sigfox，LoRaWAN和NB-IoT)支撐智慧水務，提高效率、可持續性，同時降低成本。一直是澳大利亞采用LPWAN和新型無線技術的先驅，其中包括第一個Sigfox和LoRaWAN智能計量項目。他現在也關注NB-IoT智能水表。
