低功耗廣域網路串起物聯網裝置(1):LPWAN淺談 你有聽過智慧城市嗎?這是種將資訊科技運用在城市中的概念,透過各種如智慧路燈、智慧電表等物聯網資訊設備,強化對城市的管理與資源分配,達到提高生活品質的目的。其中許多裝置的通訊,就仰賴比一般方式更省電的低功耗廣域網路來達成。

以電池維持多年長距離通訊

LPWAN是Low-Power Wide-Area Network的縮寫,它的中文翻譯為低功率廣域網路,簡單地說,就是能在很省電的情況下,進行長距離通訊的無線網路技術。

這種技術最大的特色,就是能滿足以城市為規模的物聯網裝置在運作上的需求,首先這種裝置需要具備長距離通訊能力,且最好具有省電的特性,能夠維持長時間的運作,以避免需要時常更換電池,以降低維護的成本。

舉例來說,如果我們在下水道中設置水位偵測器,希望在颱風、暴雨來襲的時候,能夠透過統整全市下水道的偵測器,來判斷是否有淹水的危險,以利發佈警報並擬訂避難方針。

在佈建系統的時候,如果需要在每條下水道鋪設訊號線與電力線,將會是個浩大的工程,要是選用透過電池運作的偵測器,並加入無線通訊功能,施工時只需將偵測器本體安裝妥當即可,不再需要鋪設其他管線,如此一來就能大幅降低施工成本。LPWAN的概念就很適合這樣的運用,另一方面,由於它相當節省電力的關係,所以能維持多年不需更換電池(可達7年以上),確保裝置能夠長期有效運作。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(1):LPWAN淺談

▲利用LPWAN技術來佈建智慧城市的物聯網系統,有助於降低施工與維護成本。

與一般無線通訊用途不同

LPWAN具有可以長距離通訊與電力需求低等特性,因此很適合用於大規模物聯網系統,不過魚與熊掌不能兼得,為了滿足這些特性,讓LPWAN也有些缺點,例如它的傳輸速度很慢,而且有些技術限制了通訊的更新頻率,讓訊息不一定能即時完成傳輸。

常用於一般物聯網裝置的藍牙或低功耗藍牙,雖然也有著省電的特性,不少採用低功耗藍牙的物聯網裝置,能透過鈕扣型電池提供長達1年以上的續航力,但是它的傳輸距離偏短,大約限制在30至100公尺,因此無法涵蓋整個城市,無法滿足智慧城市的需求。

相較之下,大家熟悉的Wi-Fi無線網路有著無線與高速的特性,但是它的耗電量較高,而且通訊距離也比較短,所以適合在室內環境搭配電腦、智慧型手機、平板電腦等裝置使用。

至於在戶外使用智慧型手機的情況,則適合採用4G行動上網的方式,它能在大幅擴大通訊距離的前提下,維持較高的傳輸速度,不過因為電力消耗較多的關係,也不適合用於智慧城市相關裝置。

目前有已有相當多種LPWAN技術在發展中,筆者將在後續的文章中分別介紹LoRa、NB-IoT、Sigfox等技術,歡迎有興趣進一步瞭解的讀者保持關注。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(1):LPWAN淺談

▲一般藍牙裝置的電池續航力大約可以維持數日之久。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(1):LPWAN淺談

▲而有些低功耗藍牙裝置續航力長達1年以上,但是通訊距離太短,不適合智慧城市使用裝置。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(1):LPWAN淺談

▲Wi-Fi無線網路雖然傳輸速度很快,但一樣有著通訊距離的限制。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(1):LPWAN淺談

▲能在室外使用的行動上網則因電力消耗較大,也不適合智慧城市裝置。

使用 Facebook 留言

發表回應

謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則