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两大难题困扰物联网专用网络低功耗广域网络实现破解

2017-02-21 16:07:18

低功耗广域网络将是公共的物联网无线最好方案，为何呢？我们无妨从两个场景开始考察：第1个场景1个公共的网络运营商必须为网络基础设施付费；第2个场景是允许公共网络供应商可以避免费使用网络基础设施。最后，我们可以看到，低功耗广域网络方案将如何解决这些问题。

公共物联网网络的成功

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我们来看看1个成功的公共物联网方案供应商的特点，在各类业务中，成功的业务模式是使用最少资源到达最大的收益。对无线网络方案来讲，最大比例的资源花费在基础设施上（对蜂窝网络来讲，还需购买授权频谱）。这些基础设施的本钱包括站址获得本钱、电源、物理接入点安装、基站部署本钱等，此类本钱随着网络范围的变化而变化。这些本钱是每个有志于成为网络运营商的厂商所要面对的，虽然具体数字在不同地区有所不同，但整体来讲差别不大。

场景1：运营商承当网络基础设施本钱

建设1张公网并产生运营收益并不是易事，1般来讲，公网是通过具有足够多的付费用户来摊薄基础设施投资来实现收益的。对物联网网络运营商来讲，付费用户取决于接入的装备，付费的装备数量与每一个接入点可用的网络容量（或说数据吞吐量）密切相干，即每一个AP的地址空间容量对付费收入影响很大。1个有用的容量标准是在给定时间（1般为1秒钟）中可以通过AP传输的给订单位字符（比如32比特）的数量。

这些传输的容量可根据装备对数据需求来分类，有些装备需要传输大容量的数据，那末在给定的时间段内只有少数终真个需求被响应；如果装备仅需传输极少许的数据，那末给定时间段内大量的装备需求可以被响应。对任何无线技术来讲，这是1个客观存在的现实。

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每个装备支付1定费用便可接入网络，因此，容量成为能产生收益公共物联网络的1个制约因素，每基站的容量越大，这1资源所产生的收益越大，每基站足够的容量是成功运营网络的必备因素。

从另外一个角度来看，每个接入的装备都应当带来1定的收益。由于给定时间中的数据吞吐量有限，每一个基站或AP只能响应1定数量的装备。因此，每装备的收益乘以AP可连接的装备数量成为每AP所能产生的理论最大收益，收益合计减去本钱就是网络运营的利润。

这样的场景下，低功耗的公网AP接入容量其实不高，带来的收入低于AP部署的本钱，从而构成1次失败的网络运营，终究致使网络关闭。

荣幸的是，网络容量可以通过足够的信息计算出来；不过，这是1个非可逆的进程，运营失败后的损失没法事后弥补。因此，需要新的无线技术设计（比如新的蜂窝技术）。

场景2：运营商不需要承当网络基础设施本钱

我们假定网络运营商可以避免费取得网络基础设施，一样的，这1场景的成功也需要每基站下有足够多的付费用户接入。

当有足够多的装备接入后，网络运营者需要斟酌增加总收入；另外，1些大客户或具有保密性质的客户可能需要更多的网络容量以备其不断增长的业务对终端增加的需求。对此，无线网络运营商可能会建设更多基站或AP以增加网络容量，即“扩容”，蜂窝网络称“基站加密”，这对公网容量非常关键。

但是，很多低功耗广域网络技术在网络超载时没法实现有效的扩容，这1问题源于其技术的缺点。

网络扩容所需的不单单是AP有相干功能，而且需要智能终端，智能终端能够获得传感器状态，调理发射功率和其他功能，这些功能从芯片到固件到网络架构和管理都需新的技术。如果1张网络没法按需缩放，那末当期业务增长时，网络干扰就增加，从而破坏其绩效。

1些低功耗广域网络技术没法实现按需缩放，由于其在设计时不支持发射功率控制，这只是相干能力中的1种。我们考察1下它是如何影响可伸缩性的：假定1个基站Y容量已满，你在其附近建设了另外一基站Z，可以服务1些连接到Y基站的终端节点。部份低功耗广域网络方案商没有成心识地减少信号功率，这些终端节点将继续像之前1样消耗电量来广播信号，构成“噪音”。这样，基站Y依然在收发着所有终端节点的信号，就像基站Z部署之前那样。另外，当Z基站有了自己接入的终端节点，这些终端中有相当部份位于Y基站的收发范围以内，这意味着Y基站之前的接入点不但和Z基站通讯，也可能和Y基站继续保持通讯。这样下来，增加的新的AP并未带来网络的同步扩容，增加新的AP其实不能解决这1问题。

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