[导读]澳洲水务智能计量专家Rian Sullings分享了新型无线通信技术LPWAN在澳大利亚智能水计量项目中的应用，以及Sigfox、LoRaWAN、NB-IoT在技术能力和业务模型方面的比较。
澳洲水务智能计量专家Rian Sullings分享了新型无线通信技术LPWAN在澳大利亚智能水计量项目中的应用，以及Sigfox、LoRaWAN、NB-IoT在技术能力和业务模型方面的比较。
什么是LPWAN？
LPWAN(低功率广域网)是一类无线通信技术，具有远距离、低功耗、低运维成本、可传输较小数据等特点。LPWAN技术包括兼容无线电模块的设备(用于发送和接收消息)，无线电接收器(类似移动电话网络)，以及服务器基础设施(用于管理和分发数据)。
LPWAN所有无线技术必须在3个参数之间取得平衡：覆盖范围和穿透力、功耗和数据速率。LPWAN技术不仅仅适用于水计量，还适用于停车传感器、气象站、GPS跟踪器等。智能水计量是物联网的一个完美案例，可以提高劳动力、经济和可持续性效率。
智能水计量对无线通信网络要求
技术能力：智能水计量解决方案具备仪表读数传输和低功耗的特性，以满足电池可以运行8-10年甚至更久，甚至额外的传感器和空中配置变化等。
供应商通用：解决方案必须是通用的，以避免在特定案例中解决方案无法被其他设备制造商，网络运营商或软件应用程序使用。
可靠和安全性：解决方案必须安全可靠，以避免增加额外的人力或财力，甚至维修成本。
可扩展性：解决方案必须易于扩展，以满足城市和农村地区不同地理覆盖特征、设备数量、用户数量等。
Capex和Opex：解决方案的总成本是决定其可行性的关键因素。解决方案必须经济可行，水务公司才能使用并继续运营。
LPWAN关键技术概述
在众多LPWAN解决方案中，Sigfox，LoRaWAN和NB-IoT脱颖而出。虽然三者在许多方面都是独一无二的，但都满足了智能水计量对无线通信网络的关键要求，以及为不同水务公司，设备，物联网和智能城市所用。
以下是三种技术在澳洲的使用情况。
Sigfox
Sigfox是一家全球无线通信服务商，于2009年在法国成立，并在全球范围内迅速推出其无线网络。截至2018年3月，Sigfox在45个国家开展业务，覆盖380万平方公里的8.03亿人口。
在澳大利亚，Sigfox与当地的运营商Thinxtra合作。他们已经将网络范围覆盖了大约80%的澳大利亚人口以及新西兰和香港的运营网络。从2017年至今，澳大利亚政府通过清洁能源金融公司向Thinxtra投入了1000万美元，成为Thinxtra的利益相关者。
Sigfox目前在澳大利亚拥有比其他LPWAN技术更大的优势，不仅适用于所有主要城市，而且具有最低的进入门槛，包括无线电模块标准化且低价、设备自动连接到网络、数据可通过API从网络服务器访问、并且在没有覆盖范围的地方建立新基站等。
与其他LPWAN技术相比，Sigfox生态系统非常成熟，包括一系列无线电模块制造商、设备、集成软件、系统集成商和顾问。目前有超过400种不同的设备可以在Sigfox网络上使用，从用于家畜到除颤器的GPS跟踪器，以及用于供水设施的各种传感器。
澳大利亚的水务公司运用Sigfox已经开展了许多项目，如智能水计量和下水道阻塞警报，结果非常理想。目前，许多水务公司希望采用或扩大使用Sigfox进行计量和遥感。
Sigfox是最简单，最成熟，成本最低的LPWAN技术之一。虽然它对某些应用程序(例如小数据包大小)有限制，但它非常适合大多数物联网应用，包括简单和低成本的智能水计量。由于其简单性，Sigfox是三种关键技术中耗电量最低的技术之一，电池寿命不受信号质量或网络覆盖的影响。
LoRaWAN
LoRaWAN是一种无线通信技术，包括物理无线通信(称为LoRa)和名为LoRaWAN的协议，来自物理世界的数据通过该协议与服务器基础设施接口。LoRaWAN是一个开放式框架，任何人都可以构建自己的LoRaWAN设备，网关和云服务。LoRaWAN与智能水计量的其他技术相比，关键组件通常是专有的，并且难以与其他供应商的组件进行交互操作。
在澳大利亚，有许多组织建立和运营LoRaWAN网络。其中包括NNNCo(国家窄带网络公司)，他们正在全国范围内建立具有高服务水平的公用事业级网络;以及Meshed，他们专注于与理事会和其他政府及半政府组织合作提供基于社区的网络。在世界许多国家中，传统的电信服务商也提供LoRaWAN连接，例如法国的Orange和新西兰的Spark。
LoRaWAN是最通用和最灵活的LPWAN技术之一，非常适合许多应用，可以通过各种不同的商业模式使用。在技术能力方面，LoRaWAN位于Sigfox和NB-IoT之间。虽然LoRaWAN能够实现比Sigfox更复杂的功能，但需要特别管理。例如，LoRaWAN可以在一次传输中发送多个仪表读数，但传输的数量根据信号质量而变化。这意味着必须设计特定解决方案以满足不同的情况。因此，虽然任何人都可以构建LoRaWAN网络和解决方案，但强烈建议聘请网络运营商和系统集成商等专业专家来实现可靠的运营。
NB-IoT
NB-IoT是由3GPP全球标准化的新无线网络，现已被全球主要网络运营商采用。它在澳大利亚由Telstra，Vodafone和Optus等电信运营商在其现有的电信基础设施之上运营。
澳大利亚是世界上第一个NB-IoT智能水计量项目的所在地。墨尔本水务公司South East Water与电信巨头华为，Vodafone和Optus合作开展的一个试点项目，使用的是来自HZ Metering等供应商的水表。现在，越来越多的顶级和区域水务公司进行规划NB-IoT智能水计量的试点和部署项目。
澳大利亚电信公司Telstra于2018年1月宣布在澳大利亚所有主要城市部署NB-IoT网络，使其成为覆盖范围内全国最大的LPWAN网络。Vodafone和Optus目前还在悉尼和墨尔本的部分地区设有现场网络，预计将于今年公布覆盖范围。此外，预计还会公布三家运营商的连接计划和定价。
NB-IoT技术类似于3G和4G，但是可以满足仅发送具有远距离、低功耗、低运维成本的小数据包的设备。NB-IoT还允许使用一系列应用协议(用于表示数据的格式和约定)，以便从设备发送的消息可以直接传送到利用该数据的应用程序。应用协议LwM2M(Lightweight Machine to Machine)具有标准库，适用于各种设备，包括数字水表。
关于作者：
Rian Sullings，Manager Smart Metering & IoT，Water Group(澳大利亚)
Rian，澳洲水务智能计量专家。在智能水表计量、物联网(IoT)、水管理、节水、智慧城市、智慧公用事业、智能水和燃气计量领域有丰富的经验，主要致力于应用最新物联网技术(Sigfox，LoRaWAN和NB-IoT)支撑智慧水务，提高效率、可持续性，同时降低成本。一直是澳大利亚采用LPWAN和新型无线技术的先驱，其中包括第一个Sigfox和LoRaWAN智能计量项目。他现在也关注NB-IoT智能水表。
