北斗牽手LPWAN將帶來(lái)哪些改變？

　　低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )(Low Power Wide Area Network， LPWAN)的出現成為滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)遠距離和大數量無(wú)線(xiàn)通信的關(guān)鍵性技術(shù)。與當初設計移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)主要是用于人與人的通信不同，LPWAN 技術(shù)是一種革命性的物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)，具有遠距離、低功耗、低運維成本、大接入量等特點(diǎn)，與現有的WiFi、藍牙、ZigBee 等短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和3G、4G、5G 等蜂窩網(wǎng)絡(luò )遠距無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相比，LPWAN 真正實(shí)現了大區域物聯(lián)網(wǎng)的低成本和全覆蓋。LPWAN 的數據傳輸距離，在復雜的城市環(huán)境中達到3km 以上，空曠地域高達15km 以上，穿透性較強，很多惡劣環(huán)境下也能保證信號的穩定;它還支持窄帶數據傳輸，網(wǎng)絡(luò )通信成本極低;此外， 由于低數據傳輸速率，基于LPWAN 的設備功耗極低，一個(gè)普通電池便可支撐數年甚至十多年之久。雖然3G、4G 蜂窩網(wǎng)絡(luò )的快速部署和5G 的研發(fā)在一定程度上推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的落地，但是當前移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò )的承載能力并不足以支撐物與物的連接，最終實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的將是LPWAN。由于物聯(lián)網(wǎng)碎片化需求的典型特征，一張廣域覆蓋的LPWAN 網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現不同行業(yè)、不同用戶(hù)隨時(shí)隨地的設備接入，成為單個(gè)用戶(hù)、行業(yè)應用乃至智慧城市發(fā)展的重要基礎設施。

　　北斗衛星導航系統是我國自主建設、獨立運行，并與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統。北斗導航系統從最初的設計開(kāi)始， 就實(shí)現了導航通信的一體化，而這正是北斗系統的后發(fā)優(yōu)勢所在。北斗系統的主任務(wù)是衛星導航， 提供定位、測速、單雙向授時(shí)的服務(wù)，同時(shí)還具備短報文的通信功能。從技術(shù)特性上看，短報文已經(jīng)屬于衛星通信業(yè)務(wù)。北斗系統的短報文通信功能，使用的頻率包括S 頻段(2491.75±4.08)MHz和L頻段(1615.68±4.08)MHz。北斗系統短報文通信具有用戶(hù)機與用戶(hù)機、用戶(hù)機與地面控制中心之間雙向數字報文通信功能，一般的用戶(hù)機一次可傳輸36 個(gè)漢字或72 個(gè)字節，申請核準的用戶(hù)可以一次傳送120 個(gè)漢字或240 個(gè)字節。短報文不僅可進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的雙向通信，而且可進(jìn)行一點(diǎn)對多點(diǎn)的廣播傳輸，為各種平臺應用提供了極大便利。

　　短報文通信作為北斗的特色優(yōu)勢，從目前來(lái)看尚未得到充分的挖掘和運用，不論在海洋、漁業(yè)領(lǐng)域的短消息應用還是應急通信領(lǐng)域中的應用， 均是基于傳統的信息通信模式，尚無(wú)顛覆性的技術(shù)和模式能夠發(fā)揮北斗短報文通信所具有的特殊優(yōu)勢。在物聯(lián)網(wǎng)如火如荼的發(fā)展中，LPWAN 技術(shù)的發(fā)展為北斗應用的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機遇。LPWAN 傳輸的信息均為傳輸量少且通信頻率不高的數據，完全符合北斗短報文通信的要求。只需要在LPWAN 技術(shù)中進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造，即可實(shí)現基于星基的LPWAN 技術(shù)，從而解決在特定場(chǎng)景中LPWAN 網(wǎng)絡(luò )數據從網(wǎng)關(guān)傳輸到廣域網(wǎng)困難的問(wèn)題，使得分布廣泛且連接形式多樣、數量眾多的終端設備，可以在缺少主干通信網(wǎng)絡(luò )的情況下接入廣域網(wǎng)，進(jìn)而形成物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。具體而言，在一般的LPWAN 網(wǎng)關(guān)中加入北斗短報文模塊即可實(shí)現這一功能。物聯(lián)網(wǎng)中各終端設備產(chǎn)生的數據，通過(guò)LPWAN 進(jìn)入網(wǎng)關(guān)，由處理器對數據進(jìn)行處理后，向北斗短報文模塊發(fā)送數據，最后由北斗短報文模塊將其發(fā)出。

　　星基LPWAN 網(wǎng)關(guān)結構圖

　　LPWAN 的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商可以通過(guò)星基LPWAN 技術(shù)解決特定場(chǎng)景下與主干通信網(wǎng)絡(luò )難以連接的問(wèn)題，從而大大提高了LPWAN 的連接效率，這不僅對LPWAN 技術(shù)的發(fā)展有著(zhù)革命性的推動(dòng)，同時(shí)也對北斗的應用有極大的促進(jìn)作用，將對北斗RDSS 的應用產(chǎn)生顛覆性影響。原有的北斗短報文應用模式要求每個(gè)終端都配備一個(gè)北斗RDSS 的模塊，較高的花費、高耗電量等問(wèn)題嚴重的限制了北斗短報文通信功能的應用。在應用終端加入了LPWAN 技術(shù)后，可以在5～40km 的范圍內布設LPWAN 網(wǎng)絡(luò )，然后在LPWAN 網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)關(guān)內加入北斗RDSS 終端，由北斗終端進(jìn)行收集、編輯和傳輸，不僅解決了物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸的問(wèn)題，同時(shí)也有效地推動(dòng)了北斗短報文的廣泛應用。LPWAN 與北斗的結合，拓展了北斗短報文通信功能在新領(lǐng)域的應用，北斗系統可以為數據傳輸量小且傳輸頻率低的終端系統提供服務(wù)，星基LPWAN 技術(shù)的創(chuàng )新服務(wù)應用，將成為北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長(cháng)點(diǎn)。