物联网无线技术LoRa、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT、蓝牙5.0技术盘点

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物联网无线技术LoRa、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT、蓝牙5.0技术盘点,第1张

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。

ZigBee

ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。

2021下半年,英国太空初创公司SpaceLacuna首次使用荷兰Dwingeloo的射电望远镜从月球上反射回LoRa信息。从数据捕获的质量来看,这绝对是一次令人印象深刻的实验,因为其中一条消息甚至包含完整的LoRaWAN 帧。

据悉,LacunaSpace 使用一组低地球轨道卫星从与Semtech 的 LoRa设备和地面无线射频技术集成的传感器接收信息。卫星在距地面500 公里处每100 分钟在地球两极上空盘旋一次。随着地球自转,卫星覆盖全球。LoRaWAN由卫星使用,它可以节省电池电量,并且消息会在短时间内存储,直到它们通过地面站网络。然后将数据中继到地面网络上的应用程序,或者可以在基于Web 的应用程序上查看。

此次,LacunaSpace发出的LoRa信号持续了244 秒后被同一芯片接收, 其传播距离大约730360公里,截至目前,这或许是LoRa消息传输的最远距离。

要说基于LoRa技术的星地通信,其实早在2018年 2 月的TTN(TheThings Network)大会上,就已经取得了里程碑式的进展,证明了LoRa 可在卫星物联网下应用的可能性。在当时现场演示中,接收机捕捉到了从低轨卫星传来的LoRa信号。

如今,利用现有的低功耗远距离物联网技术,如LoRa或NB-IoT,为全球各地的物联网设备和在轨卫星之间提供直接通信,可以被视为低功耗广域网市场的一部分。在其商业价值在被大范围认可之前,不妨碍这些技术成为一个很有意思的应用方向。

Semtech发力LR-FHSS

填补物联网连接的市场空白

早在前几年,Semtech就开始发力LR-FHSS,并于2021年年底正式宣布LoRa平台增加对LR-FHSS的支持。

所谓LR-FHSS,即长距离-跳频扩频,英文全称为LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum。同LoRa一样,也是一种物理层调制技术,其性能大部分与LoRa保持一致,如灵敏度、带宽支持等。

LR-FHSS理论上可支持数以百万计的终端节点,这显著提高了网络容量,解决之前制约着LoRaWAN发展的信道拥塞问题。此外,LR-FHSS还具有高抗干扰性,可通过提高频谱效率来缓解数据包冲突,并拥有上行链路跳频调制能力。

集成LR-FHSS功能后,LoRa更适用于终端密集、数据包多的应用场景。也因此,集成了LR-FHSS功能的LoRa卫星项目具备多重优势:

一是,可接入十倍于LoRa网络的终端容量 ;

二是,传输距离更远,可达600-1600km ;

三是,抗干扰性更强 ;

四是,实现了更低的成本,包括管理和部署成本(不需要额外开发硬件,自身具备卫星通讯能力)。

据悉,Semtech的LoRaSX1261、SX1262收发器和 LoRaEdgeTM 平台以及V21网关参考设计均已支持LR-FHSS。因此,在现实应用中, 通过 LoRa终端 与 网关 分别进行软件升级与更换,即可先提升网络容量和抗干扰能力,而对于已经部署了V21网关的LoRaWAN 网络,运营商可以通过简单的网关固件升级来启用新功能。

集成LR-FHSS

LoRa不断拓展应用版图

此前,物联网市场研究机构BergInsight发布了一份卫星物联网的调研报告,数据显示,虽然受到新冠疫情的不利影响,2020年全球卫星物联网用户数仍然实现增长,总规模达到340万;预计未来几年全球卫星物联网用户年复合年增长率将高达358%,在2025年将达到1570万。

目前, 全球仅有10%的地区可以访问卫星通信服务 ,这为卫星物联网的发展提供了广阔的市场空间,也是低功耗卫星物联网的机会。

LR-FHSS也将在全球范围内推动LoRa部署的发展,LoRa平台增加对LR-FHSS的支持后,不仅有助于其为偏远地区提供具有更高性价比、无处不在的连接服务,更标志其向在人口稠密地区实现大规模物联网部署迈出了重要一步,将进一步推动LoRa的全球部署以及进一步拓展创新应用:

01

支持卫星物联网服务

LR-FHSS让卫星能够连接到全球的广大偏远地区,支持无网络覆盖区域的定位和数据传输需求。相关LoRa用例包括野生动物的追踪、海上船只集装箱定位、牧场牲畜定位、提高农作物产量的智能农业解决方案、以及用于提高供应链效率的全球分销资产跟踪等。

02

支持更频繁的数据交换

在以往的LoRa应用领域中,如物流及资产追踪、智慧楼宇及园区、智能家居、智慧社区等,由于这些应用场景下发出的信号越来越长、信号交换越来越频繁的原因,空中的LoRa调制信号量将显著增加。由此带来的LoRaWAN发展的信道拥塞问题也可通过升级LoRa终端及更换网关来解决这一问题。

03

增强室内深度覆盖

除了拓展网络容量之外,LR-FHSS支持在同一网络基础设施中实现更深的室内终端节点,从而提高了大型物联网项目的可扩展性。例如,LoRa是全球智能电表市场的首选技术,而增强的室内覆盖将进深度一步巩固其地位。

低功耗卫星物联网入局玩家越来越多

海外LoRa卫星项目不断涌现

麦肯锡公司曾预测,天基物联网的产值在2025年可能达到5600-8500亿美元的产值,这也许是大量企业追逐这一市场的主要原因。当前,已有近几十家厂商提出了卫星物联网组网计划。

从海外市场来看,卫星物联网是物联网市场一个创新的重要领域。LoRa作为低功耗卫星物联网中的一部分,在海外市场上已经有了不少应用:

2019年,Space Lacuna联合Miromico开始对LoRa卫星物联网项目进行商业试验,并于次年成功应用到农业、环境监测或资产跟踪当中。通过使用 LoRaWAN,电池供电的物联网设备的使用寿命可以延长,节省运维成本。

IRNAS 与Space Lacuna合作 探索 LoRaWAN技术的新用途,包括跟踪南极洲的野生动物以及使用 LoRaWAN网络的浮标,以便在海洋环境中部署密集的传感器网络,从而支持系泊应用和漂流。

Swarm (已被Space X收购)已将Semtech的LoRa器件集成到其连接解决方案中,从而实现近地轨道卫星间的双向通信。为Swarm在物流、农业、联网 汽车 和能源等领域开辟了新的物联网(IoT)使用场景。

Inmarsat与Actility合作形成Inmarsat LoRaWAN网络,该平台以Inmarsat ELERA骨干网络为基础,为物联网客户提供丰富的解决方案,包括农业、电力、石油和天然气、采矿、物流等行业。

……

纵观海外市场,不仅已有不少成熟的应用该项目。很多企业的积极性也非常高,Omnispace、EchoStarMobile、Lunark等等众多公司都在尝试利用LoRaWAN网络以提供更成本更低、容量更大、覆盖范围更广的物联网服务。

写在最后

虽说,LoRa技术还可用于填补缺乏传统网络覆盖的农村地区和海洋的空白,是解决“万物互联”的极佳路径。

但是从国内市场角度来看,LoRa在这方面的发展仍处于起步阶段。 相比海外,面临着更多的难题:需求方面,由于海事卫星的网络覆盖已经非常好且数据可以双向传输,因此并不强劲;应用方面,国内仍然比较局限,主要盯着集装箱项目,鉴于以上原因,国内卫星企业想要推动LR-FHSS的应用也比较难;资本方面,由于项目的不确定比较大,项目可大可小、周期很长,因此这种类型的项目很大程度上取决于资本的投入。

说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。

按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。

这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。

根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……

在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。

物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。

物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。

现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。

我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。

物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。

中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。

从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。

从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……

因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。

由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。

例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。

目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。

比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。

无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。

例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。

所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。

技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。

LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。

因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。

NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。

LoRa和NB-IoT同样都属于LPWAN(低功率广域网络),是对目前网络通信的补充,主要用于物联网领域,例如“共享单车”“智慧农业”等领域。他们共同的特点是“覆盖范围广”、“低功耗,待机时间长”、“布置成本低”,技术本身是没有“优劣之分”的,主要是应用的区别。NB-IoT利用的是运营商专有频谱,是需要给运营商定期交钱的,LoRa需要自己进行网络建设,但是建成之后不需要再交钱,所以2017年开始国内3家运营商都开始建设NB-IoT网络,当时工信部的发文是要“到2020年,NB-IoT网络实现全国普遍覆盖”,本来以为NB-IoT网络会在国内大获全胜,可是现在已经2019年底了,3家运营商对NB-IoT网络的建设都已经减缓。因为NB-IoT的基站不像手机基站那样只要有人的地方就要覆盖的,一般是在有需要的地方才覆盖,运营商也要算投入产出比,所以目前实施的NB-IoT项目很多都发现网络覆盖不够好,还有很多的项目运营商会转用2G网络去代替NB-IoT。对于很多需要LPWAN的应用,如智慧农业、智慧电网等覆盖范围非常广、传输点位不多的项目,运营商是不会去专门建基站的,这种情况就非常适合用户自己利用LoRa去建设物联网络。个人认为LoRa会比较适合物理网应用,但是NB-IoT和LoRa会在非常长的时间里边共存,直到下一次的技术革新。

开启LoRa和基于云的分析,商业地产正在从硬件业务转向软件&服务业务

执行摘要

在过去十年中,分析师已预测了物联网将会是一个具有高增长机会,拥有巨大的潜力市场。 然而,直到最近才有诸如低功耗无线连接、基于云的处理和数据分析的技术可以一起实现这些预测。

在本文中,我们讨论各种物联网技术的融合将如何改变商业房地产(CRE)行业。 实时的、基于云的分析、报告和服务的有效性使得商业房地产业主、物业管理者和传感器制造商的思想发生了显著的转变。 从建筑物中数百个或更多传感器收集数据和信息的能力使得不同的商业模式还可以实现为实时的基于数据的分析,从而为大量潜在的新服务提供了动力。

LoRa®是一种低功耗、长距离的无线连接技术,专门针对物联网部署的挑战而开发。 例如,它的超低功耗使电池供电的传感器可以根据使用情况持续工作很多年,而其远距离功能允许传感器在10公里或更远的距离与网络进行通信。此外,LoRa架构可以使数百个传感器、执行器或标签能够以成本有效的方式连接到网络。这种长电池寿命、远距离连接和大容量网络的组合使得网络运营商能够快速建立基于LoRa的网络,同时显著地降低部署成本。而且不像mesh网络如Zigbee或短距离RF技术如蓝牙和WiFi,LoRa不需要物业管理公司使用昂贵的建筑安装工部署网络或高技能的技术人员进行管理。

智慧城市趋势和未来发展

现状

过去,商业房地产业主已经看到部署少数特定解决方案的技术,旨在通过有针对性的能源效率应用来减少运营费用。 公司主要使用不同的楼宇管理系统(BMS)完成这项工作,但是这种系统的使用仍然需要大量的本地、手动交互、低自动化和每个应用专用的基础设施。

某些建筑行业已经看到了有些集成的解决方案,使建筑物更加节能。 这些系统通常需要较少的人工交互,允许更快的决策(由于集中式的数据),并可能与企业资源规划(ERP),资产管理和商业智能(BI)工具集成。 然而,很多时候,这些更适应新的建筑施工,而改造现有的建筑物变得复杂和昂贵。

高级用例

以下用例是如何利用新的物联网连接解决方案和相关的基于云的数据分析为房地产所有者以及租户和其客户提供真正价值的例子:

精密测量: 为整个建筑部署的智能电表可以更精确地监控整座建筑物的能源消耗,同时使用智能电插头可让租户检测高耗能设备并采取适当措施降低消耗。

高效加热和冷却: 使用传感器、智能恒温器就可以监控室内/室外的空气温度、湿度和室内人员检测。 然后,这些数据可用于智能地控制建筑内的HVAC、加热器和通风系统,以便仅在需要时才冷却或加热房间,从而降低能源成本。

维护: 传感器的使用可以明显地降低维护成本,通过使用“预测分析”和“按需”服务。 例如,在代价高昂的损失发生之前,可以监测水流量和漏水及早确认漏水情况。 监控电梯电机和设备的运行情况,可以及早检测潜在故障的隐患。 弄脏了的窗户会变得模糊不清,可以触发自动清洁服务的请求。 垃圾桶可以通知经营者其填充的状态,并在装满的时候请求运走。 使用一个连接的墙壁按钮,洗手间用户在需要清洁时提醒清洁维护服务。 当啮齿目动物被捕获时,捕抓器可以提醒操作者在腐烂发出臭味之前将其除去。

安全性: 建筑的智能传感器让每个人更加安全,通过监测和报告各种问题,包括火灾报警、办公室空气质量、工业建筑的危险化学品检测以及建筑结构完整性报告如遭受了一次地震。

安全: 住户可以配戴徽章控制访问,但还提供到场信息。 运动检测器可用于检测入侵。 窗和门开启检测器可以用于识别应该关闭进入点是否打开了,并且远程控制关闭而不必到哪里。

空间优化: 实时入住率、地理定位和步行交通数据可以用来确定空间的使用模式,让空间效率优化和重新配置办公室和零售位置布局,基于实际使用数据来增加建筑密度的使用。

实时洞察: 访问交通数据还可以直接向租户提出解决方案。 例如,建筑管理者可以使用这些信息来优化住户之间的互动以提高生产力,制定高峰时段的出行计划,在重要地点提供有针对性的信息(如安全性、特殊事件),并通过提供健身洞察来改善租户健康。

可持续发展: 新趋势是将社会责任置于公司治理前面。 在美国,人们创造了B-Corps以认识到社会价值创造。 可持续发展报告是这一趋势的一部分,诸如GRESB和GRI等标准的出现可能成为智能建筑生态系统的重要指标。 数据收集的自动化整合可以促进可持续发展报告并减少相关成本。

下表显示了业主、租户和住户价值主张的一个例子。 改造栏描述了这种解决方案对现有建筑的时间收益和改造便利性。 改造市场远远大于新建业务,并提供更快的收益潜力。 不管怎样,一些先进的解决方案更适合于新建筑,因为它们需要更深入地集成传感器到建筑中。

完全集成优势

上述用例依赖于产生大数据传感器的增长和能够处理数据基于云分析的基础设施。 通过利用完全可用的数据,一个集成的物联网解决方案可提供比非集成的方法更多的洞察力和价值。

完全集成的系统可以在很多方面使用户受益。 例如,连接的系统允许所有数据被自动组合、分析和执行,以减少与手动、容易出错的过程的相关成本。 此外,可用数据的广泛性为用户提供了有关行业和社会趋势的战略洞察,从而有助于决策,实现ERP集成并提供预测分析。

为商业房地产行业创造价值

商业房地产运营商完全集成物联网解决方案的价值来自于如下:

市场差异: 较低的公用事业账单,没有租户问题(如通过预见性维护在问题发生之前解决),增加财产价值。

估值: 根据实际数据(业主方面,还有具体要求的租户)进行更为精确和细致的估值。

财务利益: 房地产估值实时数据,可以实现标准化的风险预测。

为什么LoRa是一个改变游戏规则的商业地产解决方案

LoRa连接解决方案的优势概括如下:

技术方面

低资产部署成本由于:

− 良好的室内穿透力: 一个网关可以覆盖整个物联网应用,包括建筑、地下停车场及周边的户外休闲区。无需如网状网络解决方案进行复杂的覆盖分析。

- 易于安装: 由于低功耗而无需电源线,相对于现有的解决方案如GSM、LTE和WiFi。

安全: 内建AES-128加密

全球标准: LoRaWAN™规范无缝连接且易扩展。

地理位置: LoRa是唯一商业可用的解决方案,具有免GPS服务,没有额外的功耗成本。

连接成本低: 工作在免费的ISM频段(如果使用外部服务提供商,那么连接费用非常低)

业务方面

现成可用: 可以商业化部署在私有和公共网络中。

无/非常低的配置成本: 成本与其他基于SIM的解决方案相比,LTE-M和NB-IoT。

开放的网络:

- 能够从多个竞争的网络服务提供商中选择(竞争推动价格随时间推移而降低,而不是如其他技术锁定在一个网络服务商)。

- 在建筑层面部署专用本地网络,可能通过管理的建筑池扩展覆盖范围,建设自己的网络或向其他运营商(例如与酒店连锁结成合作伙伴获得即时的广泛覆盖)提供或租用带宽。

利用部署的资产: 商业园区和工业区通常密集组群,酒店通常在附近。一个LoRa网关可能覆盖32多公里以内的许多建筑物,即使在密集的城市环境中也是如此。

不断增长的生态系统: LoRa Alliance™是一个开放的非营利性协会,有450多家公司致力于推动开放的、全球标准化的LoRaWAN协议,物联网应用安全的运营级LPWAN连接。到目前为止,在全球有超过50多个国家部署了公共和私有的LoRaWAN网络。

商业模式选择

除了硬件的销售之外,一个通用的、灵活的和模块化基于云的分析和服务的软件平台将会为每个人创造更多的价值。 当与硬件结合时,那么这种类型的平台能够免费部署到建筑物上(或作为租用服务的一部分),并为服务提供商保留所有权。 然后,服务提供商能够向业主和租户收取网络提供的增值服务费(用户预定设备模型)。 平台和相关服务可以轻松地根据业主和租户的特殊需求量身定制。

另一种方法是销售硬件,并将服务作为品牌服务或白色标签提供给建筑所有者,那么就会分享收入和自身平台品牌化。

结论

目前,通过新技术实施,现在可以实现物联网的新商业房地产商业模式:

通过传感器的连接、整合和互操作实现数据汇集

使用先进的基于云的软件和分析进行数据分析

基于数据分析的实时服务

LoRa技术能够立即获得预期的投资回报。 它还提供更灵活的商业模式,可以随着时间的推移提高解决方案提供商的价值。

通过采用集成物联网解决方案的商业房地产,当客户在管理其商业地产投资组合时将具有很大的竞争优势。 这些集成解决方案不仅可以降低与维护建筑相关的维护和运营成本,还将有助于增加财产价值,改善客户服务,为未来几年的商业房地产业主和管理者提供新的收入来源。

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