物聯(lián)網(wǎng)如何選擇無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)才能獲得最佳投資回報？
為什么大多數的物聯(lián)網(wǎng)需求無(wú)法得到滿(mǎn)足呢？我們可以很容易排除掉功能性原因，現有的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)幾乎可以實(shí)現所有的物聯(lián)網(wǎng)應用的功能。既然功能實(shí)現沒(méi)有問(wèn)題，需求也在，那么最大的可能就是投資回報（ROI）的問(wèn)題。
物聯(lián)網(wǎng)大多數應用的個(gè)體價(jià)值比較低，白話(huà)說(shuō)就是人們愿意為了很多物聯(lián)網(wǎng)應用支付的對價(jià)比較低，這就導致了很多物聯(lián)網(wǎng)應用的投資回報很低，往往低到投資收益低于投資成本的程度，從市場(chǎng)的角度看，自然不會(huì )有人愿意投資。所以現階段只有少量高價(jià)值物聯(lián)網(wǎng)應用（投資成本高，但投資收益也大，能夠產(chǎn)生正投資回報，例如一些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用）、政府補貼類(lèi)應用（非市場(chǎng)化）以及建網(wǎng)成本低廉的抄表類(lèi)應用（雖然投資收益不大，但收益于LoRa、NB-IoT等LPWAN技術(shù)，投資成本更低，能夠產(chǎn)生正投資回報）有比較好的發(fā)展，更多的物聯(lián)網(wǎng)應用由于投資回報低而無(wú)法市場(chǎng)化。
因此，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)最大的問(wèn)題就是投資回報不足以讓大量潛在需求變成有效需求。 物聯(lián)網(wǎng)的核心在于“聯(lián)”，因此，“聯(lián)”接部件是物聯(lián)網(wǎng)應用中最重要的部件， 顯而易見(jiàn)，無(wú)線(xiàn)連接將是物聯(lián)網(wǎng)“聯(lián)”接中最主要的形式。千米電子正式從這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中應用最廣泛的部件著(zhù)手，根據物聯(lián)網(wǎng)應用的通訊特點(diǎn)， 歷經(jīng)七年， 成功研發(fā)了能夠最大程度解決投資回報不足問(wèn)題的LaKi超低功耗實(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)。
LaKi， 是英文Last Kilometer IoT Coverage（最后一公里物聯(lián)網(wǎng)覆蓋）中的前兩個(gè)單詞中的La和Ki的組合，讀音和Lucky相同， 顧名思義，這是一種專(zhuān)注于物聯(lián)網(wǎng)最后一公里海量終端覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)新無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)。
LaKi是目前唯一一個(gè)能夠同時(shí)實(shí)現廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延三大關(guān)鍵特性的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)。這三大關(guān)鍵特性直接關(guān)系到?jīng)Q定物理****資回報核心：廣覆蓋降低了網(wǎng)絡(luò )成本， 低功耗則降低了終端成本，這使得物聯(lián)網(wǎng)的投資成本得到最大限度的降低； 低時(shí)延則提升了網(wǎng)絡(luò )的應用價(jià)值，這是提升投資收益的最關(guān)鍵手段。 可見(jiàn)， 同時(shí)滿(mǎn)足這三大關(guān)鍵特性， 就是從降低投資成本、提高投資收益上雙管齊下，使得投資回報最大化。
廣覆蓋包含了大用戶(hù)處理能力（有時(shí)被稱(chēng)為并發(fā)容量）和長(cháng)通訊距離， 使得****的覆蓋范圍很廣、能夠接入的有效終端數量更多， 無(wú)疑會(huì )大幅降低網(wǎng)絡(luò )成本。
低功耗是物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)的非常重要的特性， 因為物聯(lián)網(wǎng)終端數量大， 不能自我維護，很多地方不具備接電條件， 因此無(wú)源或者低容量電池長(cháng)期續航就非常必要，是終端低總體成本的必要保障。
低時(shí)延則對于網(wǎng)絡(luò )的應用適應性至關(guān)重要， 什么是應用適應性？ 就是網(wǎng)絡(luò )適合承載應用的種類(lèi)、數量的多少， 網(wǎng)絡(luò )能夠承載的應用種類(lèi)越多、數量越多， 我們說(shuō)這個(gè)網(wǎng)絡(luò )對應用的適應性越好。物聯(lián)網(wǎng)應用種類(lèi)繁多，對時(shí)延的要求也千差萬(wàn)別，但低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò )可以輕松承載高時(shí)延應用， 但高時(shí)延網(wǎng)絡(luò )卻無(wú)法承載低時(shí)延應用，低時(shí)延網(wǎng)絡(luò )要比高時(shí)延網(wǎng)絡(luò )應用廣泛得多。 LaKi的時(shí)延可低至毫秒級，且帶寬高達1MHz， 可很好地承載中低速物聯(lián)網(wǎng)應用，而根據麥肯錫的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)報告， 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)90%以上的應用是中低速應用， 因此， 我們可以說(shuō)LaKi能夠滿(mǎn)足90%以上的物聯(lián)網(wǎng)應用的連接需求，LaKi的網(wǎng)絡(luò )應用價(jià)值非常高。
但要讓無(wú)線(xiàn)技術(shù)要同時(shí)實(shí)現三大關(guān)鍵特性，難度很大，這也是為何現階段沒(méi)有更多的技術(shù)能夠做到的根本原因。 為什么很難？我們簡(jiǎn)要地解釋一下。
廣覆蓋意味著(zhù)長(cháng)距離通訊和較高的帶寬（否則用戶(hù)處理能力不足），無(wú)線(xiàn)通訊的距離跟****功率是正相關(guān)的，更遠的通訊距離就意味著(zhù)更大的功耗； 較高的帶寬則會(huì )引入更多的噪音， 會(huì )降低信號傳輸過(guò)程中的信噪比（SNR），會(huì )降低有效通訊距離。 因此，廣覆蓋和低功耗是矛盾的，并且廣覆蓋需要降低帶寬。
低時(shí)延通訊就意味著(zhù)更多的工作時(shí)間，對于時(shí)分系統而言， 低時(shí)延也意味著(zhù)更高的帶寬。更多的工作時(shí)間使得功耗增加，實(shí)現低功耗難度大； 更高的帶寬使得信噪比（SNR）降低從而降低了通訊距離，實(shí)現遠距離通訊又成了難題。 因此，低時(shí)延和低功耗是矛盾的，并且低時(shí)延也需要提高帶寬。更多的工作時(shí)間使得功耗增加，實(shí)現低功耗難度大； 更高的帶寬使得信噪比（SNR）降低從而降低了通訊距離，實(shí)現遠距離通訊又成了難題。 因此，低時(shí)延和低功耗是矛盾的，并且低時(shí)延也需要近可能高的帶寬。
可見(jiàn)，廣覆蓋和低時(shí)延都是低功耗的天敵。而對帶寬來(lái)說(shuō)，如果關(guān)注長(cháng)距離通訊，則需要盡量降低帶寬； 如果關(guān)注低時(shí)延通訊，則需要盡量提升帶寬。因此，*通訊距離、帶寬、功耗是技術(shù)設計和研發(fā)所必須要考慮的三個(gè)最關(guān)鍵參數。*
市場(chǎng)上常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)都追求低功耗，這也是大多數物聯(lián)網(wǎng)應用所必需的特性。 在追求低功耗的前提下， 這些技術(shù)根據其主要應用場(chǎng)景，對通訊距離和帶寬這另外兩個(gè)關(guān)鍵參數展開(kāi)設計， 因此出現了短距離通信技術(shù)如藍牙（BLE）、ZigBee等，長(cháng)距離通訊技術(shù)如LoRa、NB-IoT、SigFox等。
藍牙技術(shù)應用非常廣泛，可以說(shuō)是目前物聯(lián)網(wǎng)應用的最主要無(wú)線(xiàn)技術(shù)，據說(shuō)藍牙的市場(chǎng)份額高達80%，主要是因為它的帶寬比較高，達1MHz，因此可以獲得比較低的通信時(shí)延；功耗也做到了極致，能夠使用鈕扣電池長(cháng)期續航，但為了獲得上述優(yōu)勢，藍牙犧牲了通訊距離， 只能通訊數米到數十米。ZigBee則把帶寬降低到250KHz，距離上比藍牙好一點(diǎn)，但為了保持低功耗也只能通訊一兩百米。這些短距離技術(shù)的功耗足夠低、帶寬也足夠， 但通訊距離的限制使得他們只能小范圍、小規模部署。從藍牙能夠獲得比較大的市場(chǎng)份額可以看出來(lái)， 帶寬、低時(shí)延是很多物聯(lián)網(wǎng)應用所需要的。
LoRa和NB-IoT則為了能夠通訊足夠長(cháng)的距離而采用了低帶寬（一般250kHz以?xún)龋?，一定程度上保障了較遠的通訊距離，但這種提升依然無(wú)法滿(mǎn)足低成本組網(wǎng)對通訊距離的極致追求，所以，實(shí)際應用中不得不把****電流提高到數十到數百毫安以獲得更遠的通訊距離，動(dòng)輒數十到數百毫安的工作電流表明他們已不是真正的低功耗技術(shù)， 而又為了獲得低功耗，不得不大幅降低工作時(shí)間，讓物聯(lián)網(wǎng)終端設備處于長(cháng)時(shí)間的休眠之中，而設備在休眠時(shí)實(shí)際是離線(xiàn)的。SigFox更是根據其設計目標——抄表類(lèi)應用——而把帶寬設計到只有100Hz的程度。 這些長(cháng)距離技術(shù)雖然通訊距離足夠長(cháng)， 使得網(wǎng)絡(luò )部署成本比較低， 但低帶寬、長(cháng)休眠卻嚴重限制了應用的種類(lèi)和終端的數量，使得網(wǎng)絡(luò )只能適應少量的應用，只能承載少量終端， 嚴重削弱了網(wǎng)絡(luò )的價(jià)值。
正是因為這些市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)無(wú)法同時(shí)實(shí)現三大關(guān)鍵特性，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)出現了一個(gè)很多人認可的通識：要想獲得最好的投資回報，需要根據物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景來(lái)選擇合適的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，選擇方法就是對三大關(guān)鍵特性的權衡取舍從而決定使用何種技術(shù)，這就必然無(wú)法獲得最優(yōu)的投資回報。
我們說(shuō)LaKi很好地同時(shí)實(shí)現了廣覆蓋、低時(shí)延和低功耗這三大關(guān)鍵特性，可不是說(shuō)說(shuō)而已， 而是通過(guò)LaKi已經(jīng)量產(chǎn)的射頻SoC芯片的實(shí)際測試結果得出的結論。 下面列舉用LaKi射頻SoC制作的標準模組測試而得到的實(shí)際數據：
在車(chē)輛比較少的城市直道上， 兩個(gè)外接4.5dBi增益的膠棒天線(xiàn)的標準模組分別作為****方和接收方，離地高度均在1.5米-2米之間, ****方采用最大的****功率5dBm（此時(shí)電流5.9mA）可以有效通訊， 接收方可以在1.5公里以外接收到數據，實(shí)現有效通訊；在有效通訊距離1公里以上，監聽(tīng)周期1秒，每天****30次200字節的通訊模型中，年功耗在30-60mAh（是NB-IoT或LoRa同等通訊情況下的數百分之一），可以用低容量鈕扣電池實(shí)現長(cháng)期續航。
LaKi射頻SoC的帶寬高達1MHz，數據速率最高達近1Mbps，共有64個(gè)信道， 單信道每秒種可以處理2000個(gè)以上的終端數據，網(wǎng)絡(luò )處理能力很強，也就是并發(fā)用戶(hù)容量很大。
可見(jiàn)， LaKi的功耗、時(shí)延和帶寬等堪比藍牙，但同功率下的通訊距離卻有近百倍的增加； 覆蓋能力堪比LoRa、NB-IoT，但低時(shí)延通訊下的遠距離通訊功耗卻降低了兩到三個(gè)數量級！足見(jiàn)LaKi技術(shù)已經(jīng)很好地實(shí)現了同時(shí)滿(mǎn)足廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延的三大關(guān)鍵特性。
同時(shí)滿(mǎn)足三大關(guān)鍵特性也是物聯(lián)網(wǎng)基礎設施核心技術(shù)的必要條件， 因此LaKi也可以作為建設物聯(lián)網(wǎng)基礎設施網(wǎng)絡(luò )的核心技術(shù)。很多人認為泛在物聯(lián)網(wǎng)是萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代必需的基礎設施，如何建成泛在物聯(lián)網(wǎng)呢？ LaKi提供了一個(gè)低成本的、快速的建設方案：
新建一張LaKi網(wǎng)絡(luò )，用于承載90%以上的物聯(lián)網(wǎng)應用，以獲得最好的投資回報；利用現有的蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )（手機網(wǎng)絡(luò )）承載剩下的應用，這類(lèi)應用一般對速率的要求比較高，應用價(jià)值比較高，能夠負擔蜂窩網(wǎng)絡(luò )較高的成本。 這種組合基本就已經(jīng)涵蓋了幾乎所有種類(lèi)的物聯(lián)網(wǎng)應用，且只需要新建LaKi一張網(wǎng)絡(luò )。 而LaKi網(wǎng)絡(luò )的成本非常低， 以上海為例， 覆蓋上海全域6340.5平方公里的LaKi網(wǎng)絡(luò )最多只需要10000個(gè)****， 每個(gè)****成本不超過(guò)1000元人民幣， 這樣，只需要不超過(guò)1000萬(wàn)元的硬件成本就可以建成覆蓋上海全域的泛在物聯(lián)網(wǎng)。
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