北斗牽手LPWAN將帶來哪些改變？

　　低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(Low Power Wide Area Network， LPWAN)的出現(xiàn)成為滿足物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離和大數(shù)量無線通信的關(guān)鍵性技術(shù)。與當(dāng)初設(shè)計移動蜂窩通信技術(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(yuǎn)距離、低功耗、低運維成本、大接入量等特點，與現(xiàn)有的WiFi、藍(lán)牙、ZigBee 等短距離無線通信技術(shù)和3G、4G、5G 等蜂窩網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距無線通信技術(shù)相比，LPWAN 真正實現(xiàn)了大區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)的低成本和全覆蓋。LPWAN 的數(shù)據(jù)傳輸距離，在復(fù)雜的城市環(huán)境中達(dá)到3km 以上，空曠地域高達(dá)15km 以上，穿透性較強(qiáng)，很多惡劣環(huán)境下也能保證信號的穩(wěn)定;它還支持窄帶數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信成本極低;此外， 由于低數(shù)據(jù)傳輸速率，基于LPWAN 的設(shè)備功耗極低，一個普通電池便可支撐數(shù)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(dāng)前移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的承載能力并不足以支撐物與物的連接，最終實現(xiàn)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)可以實現(xiàn)不同行業(yè)、不同用戶隨時隨地的設(shè)備接入，成為單個用戶、行業(yè)應(yīng)用乃至智慧城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)、獨立運行，并與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)從最初的設(shè)計開始， 就實現(xiàn)了導(dǎo)航通信的一體化，而這正是北斗系統(tǒng)的后發(fā)優(yōu)勢所在。北斗系統(tǒng)的主任務(wù)是衛(wèi)星導(dǎo)航， 提供定位、測速、單雙向授時的服務(wù)，同時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(wèi)星通信業(yè)務(wù)。北斗系統(tǒng)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(tǒng)短報文通信具有用戶機(jī)與用戶機(jī)、用戶機(jī)與地面控制中心之間雙向數(shù)字報文通信功能，一般的用戶機(jī)一次可傳輸36 個漢字或72 個字節(jié)，申請核準(zhǔn)的用戶可以一次傳送120 個漢字或240 個字節(jié)。短報文不僅可進(jìn)行點對點的雙向通信，而且可進(jìn)行一點對多點的廣播傳輸，為各種平臺應(yīng)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(yīng)用還是應(yīng)急通信領(lǐng)域中的應(yīng)用， 均是基于傳統(tǒng)的信息通信模式，尚無顛覆性的技術(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(yīng)用的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇。LPWAN 傳輸?shù)男畔⒕鶠閭鬏斄可偾彝ㄐ蓬l率不高的數(shù)據(jù)，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)行簡單的改造，即可實現(xiàn)基于星基的LPWAN 技術(shù)，從而解決在特定場景中LPWAN 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)綇V域網(wǎng)困難的問題，使得分布廣泛且連接形式多樣、數(shù)量眾多的終端設(shè)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現(xiàn)這一功能。物聯(lián)網(wǎng)中各終端設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過LPWAN 進(jìn)入網(wǎng)關(guān)，由處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，向北斗短報文模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，最后由北斗短報文模塊將其發(fā)出。

　　星基LPWAN 網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖

　　LPWAN 的網(wǎng)絡(luò)運營商可以通過星基LPWAN 技術(shù)解決特定場景下與主干通信網(wǎng)絡(luò)難以連接的問題，從而大大提高了LPWAN 的連接效率，這不僅對LPWAN 技術(shù)的發(fā)展有著革命性的推動，同時也對北斗的應(yīng)用有極大的促進(jìn)作用，將對北斗RDSS 的應(yīng)用產(chǎn)生顛覆性影響。原有的北斗短報文應(yīng)用模式要求每個終端都配備一個北斗RDSS 的模塊，較高的花費、高耗電量等問題嚴(yán)重的限制了北斗短報文通信功能的應(yīng)用。在應(yīng)用終端加入了LPWAN 技術(shù)后，可以在5～40km 的范圍內(nèi)布設(shè)LPWAN 網(wǎng)絡(luò)，然后在LPWAN 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)內(nèi)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?shù)膯栴}，同時也有效地推動了北斗短報文的廣泛應(yīng)用。LPWAN 與北斗的結(jié)合，拓展了北斗短報文通信功能在新領(lǐng)域的應(yīng)用，北斗系統(tǒng)可以為數(shù)據(jù)傳輸量小且傳輸頻率低的終端系統(tǒng)提供服務(wù)，星基LPWAN 技術(shù)的創(chuàng)新服務(wù)應(yīng)用，將成為北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長點。