生成式 AI 在各行业的快速普及,推动了更多设备接入网络的需求。低功耗网络协议 LoRaWAN 正在这一领域持续深入布局,帮助各类行业弥合物理世界与数字世界之间的鸿沟。

目前,LoRaWAN 已在全球连接超过 1.25 亿台设备,并正在进入一些普通人意想不到的应用场景。LoRa 联盟首席执行官阿尔珀·叶金(Alper Yegin)以牲畜监测为例,提到联盟成员公司已部署逾 100 万个太阳能供电的 LoRaWAN 牛颈圈。

LoRa 联盟近期发布了两项新规范和一份技术指导文件,共同针对长期存在的两大部署难题:设备手动入网繁琐和偏远区域覆盖不足。

TS014:一套 API 接口,允许网络从集中式服务器自动获取新设备的能力配置文件,无需人工配置。

TS018:一种二维码格式,印制在设备本体或包装上,编码设备 ID 并指向对应的配置文件服务器。

TR016:LoRaWAN 中继技术的技术指导文件,面向基站无法经济覆盖的偏远位置,提供电池驱动的信号延伸方案。

三项更新的核心主题一脉相承。叶金在接受 Network World 采访时表示:"无论是简化入网流程,还是以极低成本扩展覆盖范围,这些更新都是为了实现规模化扩展,而这正是我们努力的方向。"

自动化设备入网

每台接入 LoRaWAN 网络的设备都需要声明其能力,包括多播支持情况和所使用的规范版本等属性,联盟将这些信息统称为设备配置文件。过去,供应商通过电子邮件或可下载文件共享这些信息,再由网络运营商手动录入。

TS014 以 API 取代了这一手动步骤。设备入网时,网络直接查询集中式存储库,无需依赖人工录入的文件。

这一机制体现了 LoRaWAN 在设备发现方面的设计理念。Wi-Fi 和蜂窝网络在设备接入时通过空中握手协议协商设备能力,而 LoRaWAN 则完全避免通过无线链路传输这类信息。

叶金强调,LoRaWAN 将低功耗放在首位。若采用 Wi-Fi 和蜂窝网络那种空中发现机制,将大幅消耗电池电量并占用共享信道资源。

"整个发现过程发生在网络与云端某台服务器之间,而非通过无线传输——任何空中消息都会消耗终端设备的电量,也会造成信道拥堵。"叶金说。

二维码简化大规模部署

TS014 仍需网络事先知道在哪里获取设备的配置文件,TS018 则提供了这一关键参考。

该规范定义了一种二维码格式,放置于设备或其包装上,编码设备唯一 ID 及存储其能力配置文件的服务器地址。

扫描该二维码后,网络即可通过 TS014 获取配置文件。运营商可逐台扫描,也可在大规模部署时批量导入,整个入网流程无需任何人工查询步骤。

中继技术拓展信号覆盖盲区

基站并非总能直接覆盖终端设备,尤其是传感器置于地下、建筑内部竖井或深井底部等位置时。"这些都是极具挑战性的射频环境,基站无法直接触达传感器。"叶金说。

LoRaWAN 中继技术正是为此而生,提供信号延伸能力。中继节点接收终端设备发出的 LoRaWAN 数据帧,并将其转发至基站,设备侧和网络侧均使用 LoRaWAN 协议。

中继技术本身并非新事物,TR016 在此基础上为设备制造商和网络运营商提供了具体的技术指导,包括单个中继可支持的设备数量上限(该限制旨在保持中继硬件的低成本以实现电池供电),以及何时部署中继比新增基站更为合理的建议。

三大战略扩展方向

新规范是 LoRaWAN 更大范围扩展计划的组成部分。叶金介绍了三个主要方向:

工业应用:联盟已与 OPC 基金会成立联合工作组,推动 OPC 工业应用基于 LoRaWAN 的标准化运行。

卫星连接:联盟正在开发针对低地球轨道卫星连接的网络发现增强方案。

移动基站发现:通过改进"步行扫描"和"车载扫描"读取能力,使终端设备能更及时地检测过境移动基站并发送上行数据。

"我们的愿景是将 LoRaWAN 打造成一种基础设施,让它无处不在、即插即用,并成为日常物品的默认连接方式。"叶金说。

Q&A

Q1:LoRaWAN 目前全球连接了多少设备?主要用在哪些场景?

A:LoRaWAN 目前已在全球连接超过 1.25 亿台设备,应用场景涵盖工业、农业、城市基础设施等多个领域。其中一个典型案例是牲畜监测,联盟成员公司已部署逾 100 万个太阳能供电的 LoRaWAN 牛颈圈,用于实时追踪牲畜状态。LoRaWAN 以低功耗和广覆盖著称,特别适合需要长期运行、不便频繁换电的物联网设备。

Q2:TS014 和 TS018 规范解决了什么问题?

A:这两项规范共同解决了 LoRaWAN 设备入网繁琐的问题。TS014 提供一套 API,让网络自动从集中式服务器获取设备能力配置文件,省去了人工配置步骤。TS018 则定义了一种印在设备或包装上的二维码格式,编码设备 ID 和配置文件服务器地址,扫码后即可触发 TS014 完成自动入网,大幅提升了大规模部署效率。

Q3:LoRaWAN 中继技术适用于哪些场景?与新增基站相比有何优势?

A:LoRaWAN 中继技术适用于基站信号无法直接到达的偏远或特殊位置,例如地下传感器、建筑内部竖井、深井底部等射频覆盖困难的环境。中继节点接收终端设备信号并转发至基站,全程使用 LoRaWAN 协议。与新增基站相比,中继节点硬件成本更低,可由电池供电,无需固定电源和复杂部署,在覆盖补盲场景下更具经济性。

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