在美國火過(guò)NB-IoT、LoRa的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)RPMA正式登錄中國

　　作為物聯(lián)網(wǎng)低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域最大的黑馬--RPMA技術(shù)已經(jīng)來(lái)到中國了!

　　早在今年1月份，RPMA技術(shù)的擁有者美國Ingenu公司CEOJohnHorn就親自到無(wú)錫拜訪(fǎng)，計劃以無(wú)錫為基地，逐步將以RPMA為核心技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施擴大到全中國范圍。目前，Ingenu已經(jīng)與無(wú)錫軍工智能電氣股份有限公司展開(kāi)合作，成立無(wú)錫九洲通訊作為Ingenu唯一授權公司在中國大陸推廣其RPMA技術(shù)及應用。

　　RPMA技術(shù)介紹

　　RPMA，全稱(chēng)RandomPhaseMultipleAccess，官方中文翻譯為“隨機相位多址接入”，是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一種低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)技術(shù)。

　　那LPWA又是什么呢?

　　LPWA，全稱(chēng)LowPowerWideArea，即低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )是面向物聯(lián)網(wǎng)中遠距離和低功耗的通信需求，近年出現的一種物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)連結技術(shù)，具有傳輸距離遠、節點(diǎn)功耗低、網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單、運行維護成本低的技術(shù)特點(diǎn)。低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的出現，填補了現有通訊技術(shù)的空白，為物聯(lián)網(wǎng)的更大規模發(fā)展奠定了基礎。

　　對于消費類(lèi)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用來(lái)說(shuō)，Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth等是非常理想的近距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，但對于更廣泛的民用、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)的長(cháng)距離應用，蜂巢網(wǎng)絡(luò )或衛星能夠滿(mǎn)足要求，但這些技術(shù)在成本、功耗和可擴展性等方面缺乏競爭力。因此，在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的背景下，低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)技術(shù)應運而生。

　　低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)技術(shù)的用途非常廣泛，諸如停車(chē)場(chǎng)資源、交通流量控制、公用設施監視、配電控制，以及環(huán)境監視等民用基礎設施只是開(kāi)始，而諸如農作物生長(cháng)情況監視和牲畜遷移等農業(yè)應用也需要廣域網(wǎng)覆蓋;從出租車(chē)到冷凍貨運等資產(chǎn)監視和追蹤，則需要地區性、全國性甚至全球性的網(wǎng)絡(luò )覆蓋。鐵、公路等交通基礎設施也需要廣域監視;即使是醫療保健等消費性應用，也能從替代蜂巢式電話(huà)的廣域網(wǎng)鏈接中受益。

　　LPWA具有覆蓋范圍廣、服務(wù)成本低、能耗低的特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)社會(huì )環(huán)境下，廣域范圍內數據交換頻率低、連接成本低、漫游網(wǎng)點(diǎn)切換方便、適用復雜環(huán)境的連接需求，是理想的物聯(lián)方式。

　　RPMA正是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展背景下應運而生的一種低功耗廣域網(wǎng)接入技術(shù)，RPMA由美國Ingenu公司開(kāi)發(fā)，Ingenu在2008年成立，公司在2015年9月前的名稱(chēng)是ONRAMP。Ingenu為開(kāi)發(fā)人員提供了收發(fā)器模組以連接到該公司及其合作伙伴在全球范圍內建立的RPMA網(wǎng)絡(luò );這些網(wǎng)絡(luò )將來(lái)自終端節點(diǎn)的信息轉發(fā)至使用者的IT系統。同時(shí)，RPMA也可適用于想要搭建私有網(wǎng)絡(luò )的客戶(hù)人群。

　　在RPMA終端和基站的共同運作下，用戶(hù)可以管理他們通信的容量、數據速率和范圍;基站與在預定義時(shí)間框架內發(fā)送信號的終端節點(diǎn)保持同步，從時(shí)間框架起點(diǎn)采取隨機延時(shí)，終端節點(diǎn)也根據接收到的信號強度選擇發(fā)送的展頻因子。

　　接取點(diǎn)在接收數據之后會(huì )對接收信號進(jìn)行解展頻、解交錯、維特比譯碼，然后執行CRC檢查。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )使用率的提高，接取點(diǎn)可以命令終端節點(diǎn)降低他們的發(fā)送信號強度，以便減少它必須處理的節點(diǎn)數量。

　　IngenuRPMA的安全性包括雙向認證、256位元加密和16Bytes的哈希函數，因而能夠有效地保護信號流量;這種方案允許網(wǎng)絡(luò )向終端節點(diǎn)提供授權的軟件升級，并能確保信息的完整性和重送保護。

　　RPMA的優(yōu)勢

　　和市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品相比，RPMA技術(shù)競爭力明顯，通過(guò)與競爭對手相似的LPWA技術(shù)的對比，RPMA技術(shù)有五個(gè)主要特點(diǎn)：

　　一、網(wǎng)絡(luò )覆蓋能力強。

　　RPMA基站的網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍極廣，覆蓋整個(gè)美國和歐洲大陸分別只需要619個(gè)基站和1866個(gè)基站，而對應采用LoRa技術(shù)則分別需要10830個(gè)基站和43319個(gè)基站;采用Sigfox技術(shù)則分別需要6840個(gè)基站和24837個(gè)基站?；緮的康臏p少大大降低了物聯(lián)網(wǎng)的建設及運營(yíng)成本，因而從長(cháng)期來(lái)看其經(jīng)濟效益更高。

　　二、系統容量大。

　　以美國大陸為例，如果物聯(lián)網(wǎng)中的設備每小時(shí)傳輸一百個(gè)字節的信息，那么采用RPMA技術(shù)可以接入249232個(gè)設備，而采用LoRa技術(shù)和Sigfox技術(shù)則分別只能接入2673個(gè)設備和9706個(gè)設備。

　　三、能夠充分降低設備能耗，進(jìn)而盡可能地延長(cháng)電池的使用壽命。

　　RPMA采用功率控制和信息傳輸確認的辦法來(lái)減少重新傳輸的次數，終端在數據傳輸的間隔進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)來(lái)減少功耗，延長(cháng)電池壽命。

　　四、采用統一頻率，方便漫游。

　　RPMA技術(shù)采用的是2.4G頻段，該頻段在全球都屬于免費頻段，這樣RPMA的設備可以在全球實(shí)現漫游。Sigfox在歐洲使用的是868MHz的頻率，在美國使用的是915MHz的頻率，而868和915這兩個(gè)頻率在中國已被占用，實(shí)現漫游比較困難。

　　五、雙向通訊，可以廣播。

　　RPMA采用的是雙向通訊的方式，可以通過(guò)廣播的方式對終端設備進(jìn)行控制或升級。Sigfox采用的是單向傳輸，Lora采用的是半雙工的通訊方式。

　　RPMA技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應用方面處于遙遙領(lǐng)先的水平，對提升我國在物聯(lián)網(wǎng)的建設必將產(chǎn)生積極的推進(jìn)作用。

　　RPMA在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域范圍內的應用案例

　　以GE公司為例，GE宣布推出自己的AMI智能電表通信解決方案，而該解決方案正是使用RPMA作為它的接入網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)本次合作證明在僅有34個(gè)接入點(diǎn)的前提下網(wǎng)絡(luò )覆蓋的領(lǐng)土面積達4800平英里，然而一個(gè)傳統的AMI網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )可能需要幾千個(gè)節點(diǎn)設備才能管理達到同樣的效果。

　　節能路燈也是物聯(lián)網(wǎng)應用在智慧城市建設中的一個(gè)重要方面，在加勒比海的阿魯巴島，開(kāi)發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)路燈，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)監控路燈狀態(tài)。因為L(cháng)ED的發(fā)光特性由燈管壽命及通電電流決定，對于一定的發(fā)光強度，需要的電流大小與燈的使用時(shí)間成反比，傳統的路燈無(wú)法調節電流大小，這樣既導致了電能的浪費又縮短了燈的使用壽命，采用物聯(lián)網(wǎng)路燈后可以通過(guò)對燈的特性進(jìn)行分析來(lái)調節電流大小，以達到節能與延長(cháng)路燈使用壽命的目的。經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的運營(yíng)后發(fā)現，采用RPMA技術(shù)后的物聯(lián)網(wǎng)路燈比傳統路燈節約了63%的能耗，大大節省了政府部門(mén)對于公用設施的投入。

　　用于油氣管網(wǎng)間的調度也是RPMA技術(shù)的應用領(lǐng)域之一，在尼日利亞為殼牌制定了一套油氣調度裝置，節省了將近92%的成本。

　　智能抄表也是一種非常重要的應用，在智能水(電)表中嵌入RPMA無(wú)線(xiàn)芯片可以使其定期自動(dòng)上報計量數據，無(wú)需人工抄表，這將極大的提升運營(yíng)效率并降低成本。但由于水表的放置環(huán)境通常在壁櫥等隱蔽環(huán)境，而且無(wú)法外接電源，傳統的無(wú)線(xiàn)技術(shù)在覆蓋能力和功耗方面不能很好的滿(mǎn)足水表遠程抄表的需求。因為遠程抄表無(wú)需實(shí)時(shí)連接，其數據傳輸頻率非常低，而保持3G實(shí)時(shí)通訊會(huì )浪費很多能源。RPMA的設計是每天抄表的時(shí)候建立連接，傳輸數據，之后就把通訊功能停掉，這便大大降低了功耗。

　　發(fā)展前景

　　RPMA技術(shù)是Ingenu公司在全球大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的背景下，為了解決低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )連接難題而開(kāi)發(fā)的一種LPWA技術(shù)?？梢灶A期，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規模飛速擴張的條件下，作為廣域網(wǎng)連接的一項重要技術(shù)，RPMA技術(shù)將在市場(chǎng)迅速推廣。

　　以中國為例，2015年中國物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規模約為7500億，2018年預計可以突破15000億，未來(lái)三年，中國物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)復合年增長(cháng)率達25%。

　　隨著(zhù)國內物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)初步形成了覆蓋芯片和元器件、設備、軟件、系統集成、電信運營(yíng)、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在內的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，市場(chǎng)應用廣泛分布在智能制造、物流、安防、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、電力、交通等領(lǐng)域。

　　為迅速占領(lǐng)低功耗廣域網(wǎng)市場(chǎng)，Ingenu表示，該公司已經(jīng)在全球超過(guò)45個(gè)國家和地區部署其2.4GHz網(wǎng)絡(luò )RPMA，該公司目標在2016年底于美國30個(gè)城市建立600個(gè)通訊塔，覆蓋七成的美國國土。此外Ingenu也打算與更多晶片、模組及系統供應商建立伙伴關(guān)系，圍繞RPMA技術(shù)打造健康的生態(tài)系統，進(jìn)一步推進(jìn)RPMA的市場(chǎng)應用。