物聯(lián)網(wǎng)如何選擇無(wú)線通訊技術(shù)才能獲得最佳投資回報(bào)？
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為什么大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)需求無(wú)法得到滿足呢？我們可以很容易排除掉功能性原因，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幾乎可以實(shí)現(xiàn)所有的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的功能。既然功能實(shí)現(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題，需求也在，那么最大的可能就是投資回報(bào)（ROI）的問(wèn)題。
物聯(lián)網(wǎng)大多數(shù)應(yīng)用的個(gè)體價(jià)值比較低，白話說(shuō)就是人們?cè)敢鉃榱撕芏辔锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用支付的對(duì)價(jià)比較低，這就導(dǎo)致了很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的投資回報(bào)很低，往往低到投資收益低于投資成本的程度，從市場(chǎng)的角度看，自然不會(huì)有人愿意投資。所以現(xiàn)階段只有少量高價(jià)值物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（投資成本高，但投資收益也大，能夠產(chǎn)生正投資回報(bào)，例如一些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用）、政府補(bǔ)貼類應(yīng)用（非市場(chǎng)化）以及建網(wǎng)成本低廉的抄表類應(yīng)用（雖然投資收益不大，但收益于LoRa、NB-IoT等LPWAN技術(shù)，投資成本更低，能夠產(chǎn)生正投資回報(bào)）有比較好的發(fā)展，更多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用由于投資回報(bào)低而無(wú)法市場(chǎng)化。
因此，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)最大的問(wèn)題就是投資回報(bào)不足以讓大量潛在需求變成有效需求。 物聯(lián)網(wǎng)的核心在于“聯(lián)”，因此，“聯(lián)”接部件是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最重要的部件， 顯而易見(jiàn)，無(wú)線連接將是物聯(lián)網(wǎng)“聯(lián)”接中最主要的形式。千米電子正式從這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的部件著手，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的通訊特點(diǎn)， 歷經(jīng)七年， 成功研發(fā)了能夠最大程度解決投資回報(bào)不足問(wèn)題的LaKi超低功耗實(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)。
LaKi， 是英文Last Kilometer IoT Coverage（最后一公里物聯(lián)網(wǎng)覆蓋）中的前兩個(gè)單詞中的La和Ki的組合，讀音和Lucky相同， 顧名思義，這是一種專注于物聯(lián)網(wǎng)最后一公里海量終端覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)新無(wú)線通訊技術(shù)。
LaKi是目前唯一一個(gè)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延三大關(guān)鍵特性的無(wú)線通訊技術(shù)。這三大關(guān)鍵特性直接關(guān)系到?jīng)Q定物理****資回報(bào)核心：廣覆蓋降低了網(wǎng)絡(luò)成本， 低功耗則降低了終端成本，這使得物聯(lián)網(wǎng)的投資成本得到最大限度的降低； 低時(shí)延則提升了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值，這是提升投資收益的最關(guān)鍵手段。 可見(jiàn)， 同時(shí)滿足這三大關(guān)鍵特性， 就是從降低投資成本、提高投資收益上雙管齊下，使得投資回報(bào)最大化。
廣覆蓋包含了大用戶處理能力（有時(shí)被稱為并發(fā)容量）和長(zhǎng)通訊距離， 使得****的覆蓋范圍很廣、能夠接入的有效終端數(shù)量更多， 無(wú)疑會(huì)大幅降低網(wǎng)絡(luò)成本。
低功耗是物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)的非常重要的特性， 因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)終端數(shù)量大， 不能自我維護(hù)，很多地方不具備接電條件， 因此無(wú)源或者低容量電池長(zhǎng)期續(xù)航就非常必要，是終端低總體成本的必要保障。
低時(shí)延則對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用適應(yīng)性至關(guān)重要， 什么是應(yīng)用適應(yīng)性？ 就是網(wǎng)絡(luò)適合承載應(yīng)用的種類、數(shù)量的多少， 網(wǎng)絡(luò)能夠承載的應(yīng)用種類越多、數(shù)量越多， 我們說(shuō)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)用的適應(yīng)性越好。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用種類繁多，對(duì)時(shí)延的要求也千差萬(wàn)別，但低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)可以輕松承載高時(shí)延應(yīng)用， 但高時(shí)延網(wǎng)絡(luò)卻無(wú)法承載低時(shí)延應(yīng)用，低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)要比高時(shí)延網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛得多。 LaKi的時(shí)延可低至毫秒級(jí)，且?guī)捀哌_(dá)1MHz， 可很好地承載中低速物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，而根據(jù)麥肯錫的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)報(bào)告， 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)90%以上的應(yīng)用是中低速應(yīng)用， 因此， 我們可以說(shuō)LaKi能夠滿足90%以上的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的連接需求，LaKi的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用價(jià)值非常高。
但要讓無(wú)線技術(shù)要同時(shí)實(shí)現(xiàn)三大關(guān)鍵特性，難度很大，這也是為何現(xiàn)階段沒(méi)有更多的技術(shù)能夠做到的根本原因。 為什么很難？我們簡(jiǎn)要地解釋一下。
廣覆蓋意味著長(zhǎng)距離通訊和較高的帶寬（否則用戶處理能力不足），無(wú)線通訊的距離跟****功率是正相關(guān)的，更遠(yuǎn)的通訊距離就意味著更大的功耗； 較高的帶寬則會(huì)引入更多的噪音， 會(huì)降低信號(hào)傳輸過(guò)程中的信噪比（SNR），會(huì)降低有效通訊距離。 因此，廣覆蓋和低功耗是矛盾的，并且廣覆蓋需要降低帶寬。
低時(shí)延通訊就意味著更多的工作時(shí)間，對(duì)于時(shí)分系統(tǒng)而言， 低時(shí)延也意味著更高的帶寬。更多的工作時(shí)間使得功耗增加，實(shí)現(xiàn)低功耗難度大； 更高的帶寬使得信噪比（SNR）降低從而降低了通訊距離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊又成了難題。 因此，低時(shí)延和低功耗是矛盾的，并且低時(shí)延也需要提高帶寬。更多的工作時(shí)間使得功耗增加，實(shí)現(xiàn)低功耗難度大； 更高的帶寬使得信噪比（SNR）降低從而降低了通訊距離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊又成了難題。 因此，低時(shí)延和低功耗是矛盾的，并且低時(shí)延也需要近可能高的帶寬。
可見(jiàn)，廣覆蓋和低時(shí)延都是低功耗的天敵。而對(duì)帶寬來(lái)說(shuō)，如果關(guān)注長(zhǎng)距離通訊，則需要盡量降低帶寬； 如果關(guān)注低時(shí)延通訊，則需要盡量提升帶寬。因此，*通訊距離、帶寬、功耗是技術(shù)設(shè)計(jì)和研發(fā)所必須要考慮的三個(gè)最關(guān)鍵參數(shù)。*
市場(chǎng)上常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通訊技術(shù)都追求低功耗，這也是大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所必需的特性。 在追求低功耗的前提下， 這些技術(shù)根據(jù)其主要應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)通訊距離和帶寬這另外兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)展開(kāi)設(shè)計(jì)， 因此出現(xiàn)了短距離通信技術(shù)如藍(lán)牙（BLE）、ZigBee等，長(zhǎng)距離通訊技術(shù)如LoRa、NB-IoT、SigFox等。
藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，可以說(shuō)是目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最主要無(wú)線技術(shù)，據(jù)說(shuō)藍(lán)牙的市場(chǎng)份額高達(dá)80%，主要是因?yàn)樗膸挶容^高，達(dá)1MHz，因此可以獲得比較低的通信時(shí)延；功耗也做到了極致，能夠使用鈕扣電池長(zhǎng)期續(xù)航，但為了獲得上述優(yōu)勢(shì)，藍(lán)牙犧牲了通訊距離， 只能通訊數(shù)米到數(shù)十米。ZigBee則把帶寬降低到250KHz，距離上比藍(lán)牙好一點(diǎn)，但為了保持低功耗也只能通訊一兩百米。這些短距離技術(shù)的功耗足夠低、帶寬也足夠， 但通訊距離的限制使得他們只能小范圍、小規(guī)模部署。從藍(lán)牙能夠獲得比較大的市場(chǎng)份額可以看出來(lái)， 帶寬、低時(shí)延是很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需要的。
LoRa和NB-IoT則為了能夠通訊足夠長(zhǎng)的距離而采用了低帶寬（一般250kHz以內(nèi)），一定程度上保障了較遠(yuǎn)的通訊距離，但這種提升依然無(wú)法滿足低成本組網(wǎng)對(duì)通訊距離的極致追求，所以，實(shí)際應(yīng)用中不得不把****電流提高到數(shù)十到數(shù)百毫安以獲得更遠(yuǎn)的通訊距離，動(dòng)輒數(shù)十到數(shù)百毫安的工作電流表明他們已不是真正的低功耗技術(shù)， 而又為了獲得低功耗，不得不大幅降低工作時(shí)間，讓物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備處于長(zhǎng)時(shí)間的休眠之中，而設(shè)備在休眠時(shí)實(shí)際是離線的。SigFox更是根據(jù)其設(shè)計(jì)目標(biāo)——抄表類應(yīng)用——而把帶寬設(shè)計(jì)到只有100Hz的程度。 這些長(zhǎng)距離技術(shù)雖然通訊距離足夠長(zhǎng)， 使得網(wǎng)絡(luò)部署成本比較低， 但低帶寬、長(zhǎng)休眠卻嚴(yán)重限制了應(yīng)用的種類和終端的數(shù)量，使得網(wǎng)絡(luò)只能適應(yīng)少量的應(yīng)用，只能承載少量終端， 嚴(yán)重削弱了網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值。
正是因?yàn)檫@些市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)線通訊技術(shù)無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)三大關(guān)鍵特性，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)很多人認(rèn)可的通識(shí)：要想獲得最好的投資回報(bào)，需要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇合適的無(wú)線技術(shù)，選擇方法就是對(duì)三大關(guān)鍵特性的權(quán)衡取舍從而決定使用何種技術(shù)，這就必然無(wú)法獲得最優(yōu)的投資回報(bào)。
我們說(shuō)LaKi很好地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廣覆蓋、低時(shí)延和低功耗這三大關(guān)鍵特性，可不是說(shuō)說(shuō)而已， 而是通過(guò)LaKi已經(jīng)量產(chǎn)的射頻SoC芯片的實(shí)際測(cè)試結(jié)果得出的結(jié)論。 下面列舉用LaKi射頻SoC制作的標(biāo)準(zhǔn)模組測(cè)試而得到的實(shí)際數(shù)據(jù)：
在車輛比較少的城市直道上， 兩個(gè)外接4.5dBi增益的膠棒天線的標(biāo)準(zhǔn)模組分別作為****方和接收方，離地高度均在1.5米-2米之間, ****方采用最大的****功率5dBm（此時(shí)電流5.9mA）可以有效通訊， 接收方可以在1.5公里以外接收到數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)有效通訊；在有效通訊距離1公里以上，監(jiān)聽(tīng)周期1秒，每天****30次200字節(jié)的通訊模型中，年功耗在30-60mAh（是NB-IoT或LoRa同等通訊情況下的數(shù)百分之一），可以用低容量鈕扣電池實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期續(xù)航。
LaKi射頻SoC的帶寬高達(dá)1MHz，數(shù)據(jù)速率最高達(dá)近1Mbps，共有64個(gè)信道， 單信道每秒種可以處理2000個(gè)以上的終端數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)處理能力很強(qiáng)，也就是并發(fā)用戶容量很大。
可見(jiàn)， LaKi的功耗、時(shí)延和帶寬等堪比藍(lán)牙，但同功率下的通訊距離卻有近百倍的增加； 覆蓋能力堪比LoRa、NB-IoT，但低時(shí)延通訊下的遠(yuǎn)距離通訊功耗卻降低了兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)！足見(jiàn)LaKi技術(shù)已經(jīng)很好地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)滿足廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延的三大關(guān)鍵特性。
同時(shí)滿足三大關(guān)鍵特性也是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施核心技術(shù)的必要條件， 因此LaKi也可以作為建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。很多人認(rèn)為泛在物聯(lián)網(wǎng)是萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代必需的基礎(chǔ)設(shè)施，如何建成泛在物聯(lián)網(wǎng)呢？ LaKi提供了一個(gè)低成本的、快速的建設(shè)方案：
新建一張LaKi網(wǎng)絡(luò)，用于承載90%以上的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以獲得最好的投資回報(bào)；利用現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（手機(jī)網(wǎng)絡(luò)）承載剩下的應(yīng)用，這類應(yīng)用一般對(duì)速率的要求比較高，應(yīng)用價(jià)值比較高，能夠負(fù)擔(dān)蜂窩網(wǎng)絡(luò)較高的成本。 這種組合基本就已經(jīng)涵蓋了幾乎所有種類的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，且只需要新建LaKi一張網(wǎng)絡(luò)。 而LaKi網(wǎng)絡(luò)的成本非常低， 以上海為例， 覆蓋上海全域6340.5平方公里的LaKi網(wǎng)絡(luò)最多只需要10000個(gè)****， 每個(gè)****成本不超過(guò)1000元人民幣， 這樣，只需要不超過(guò)1000萬(wàn)元的硬件成本就可以建成覆蓋上海全域的泛在物聯(lián)網(wǎng)。
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