RPMA來中國了——美國都在用的低功耗廣域網(wǎng)通信技術

低功耗廣域網(wǎng)技術RPMA進入中國

作為物聯(lián)網(wǎng)低功耗廣域網(wǎng)技術領域最大的黑馬——RPMA技術已經(jīng)來到中國了，早在今年1月份，RPMA技術的擁有者美國Ingenu公司CEO John Horn就親自到無錫拜訪，計劃以無錫為基地，逐步將以RPMA為核心技術的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施擴大到全中國范圍。目前，Ingenu已經(jīng)與無錫軍工智能電氣股份有限公司展開合作，成立無錫九洲通訊作為Ingenu唯一授權公司在中國大陸推廣其RPMA技術及應用。

RPMA技術介紹

RPMA，全稱Random Phase Multiple Access，官方中文翻譯為“隨機相位多址接入”，是物聯(lián)網(wǎng)領域一種低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)技術。

那LPWA又是什么呢?

LPWA，全稱Low Power Wide Area，即低功耗廣域網(wǎng)絡，低功耗廣域網(wǎng)絡是面向物聯(lián)網(wǎng)中遠距離和低功耗的通信需求，近年出現(xiàn)的一種物聯(lián)網(wǎng)無線連結技術，具有傳輸距離遠、節(jié)點功耗低、網(wǎng)絡結構簡單、運行維護成本低的技術特點。低功耗廣域網(wǎng)絡技術的出現(xiàn)，填補了現(xiàn)有通訊技術的空白，為物聯(lián)網(wǎng)的更大規(guī)模發(fā)展奠定了基礎。

圖1：主要通訊技術的覆蓋范圍及連接成本

對于消費類的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用來說，Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth等是非常理想的近距離無線網(wǎng)絡技術，但對于更廣泛的民用、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)的長距離應用，蜂巢網(wǎng)絡或衛(wèi)星能夠滿足要求，但這些技術在成本、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)技術的背景下，低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)技術應運而生。

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

LPWA具有覆蓋范圍廣、服務成本低、能耗低的特點，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)社會環(huán)境下，廣域范圍內(nèi)數(shù)據(jù)交換頻率低、連接成本低、漫游網(wǎng)點切換方便、適用復雜環(huán)境的連接需求，是理想的物聯(lián)方式。

圖2：幾種廣域聯(lián)網(wǎng)技術的主要指標對比

RPMA正式在物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展背景下應運而生的一種低功耗廣域網(wǎng)接入技術，RPMA由美國Ingenu公司開發(fā)，Ingenu在2008年成立，公司在2015年9月前的名稱是ONRAMP。Ingenu為開發(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(nèi)建立的RPMA網(wǎng)絡;這些網(wǎng)絡將來自終端節(jié)點的信息轉發(fā)至使用者的IT系統(tǒng)。同時，RPMA也可適用于想要搭建私有網(wǎng)絡的客戶人群。

在RPMA終端和基站的共同運作下，用戶可以管理他們通信的容量、數(shù)據(jù)速率和范圍;基站與在預定義時間框架內(nèi)發(fā)送信號的終端節(jié)點保持同步，從時間框架起點采取隨機延時，終端節(jié)點也根據(jù)接收到的信號強度選擇發(fā)送的展頻因子。

接取點在接收數(shù)據(jù)之后會對接收信號進行解展頻、解交錯、維特比譯碼，然后執(zhí)行CRC檢查。隨著網(wǎng)絡使用率的提高，接取點可以命令終端節(jié)點降低他們的發(fā)送信號強度，以便減少它必須處理的節(jié)點數(shù)量。

Ingenu RPMA的安全性包括雙向認證、256位元加密和16Bytes的哈希函數(shù)，因而能夠有效地保護信號流量;這種方案允許網(wǎng)絡向終端節(jié)點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

和市場同類產(chǎn)品相比，RPMA技術競爭力明顯，通過與競爭對手相似的LPWA技術的對比，RPMA技術有五個主要特點：

一、網(wǎng)絡覆蓋能力強。RPMA基站的網(wǎng)絡覆蓋范圍極廣，覆蓋整個美國和歐洲大陸分別只需要619個基站和1866個基站，而對應采用LoRa技術則分別需要10830個基站和43319個基站;采用Sigfox技術則分別需要6840個基站和24837個基站�；�站數(shù)目的減少大大降低了物聯(lián)網(wǎng)的建設及運營成本，因而從長期來看其經(jīng)濟效益更高。

二、系統(tǒng)容量大。以美國大陸為例，如果物聯(lián)網(wǎng)中的設備每小時傳輸一百個字節(jié)的信息，那么采用RPMA技術可以接入249232個設備，而采用LoRa技術和Sigfox技術則分別只能接入2673個設備和9706個設備。

三、能夠充分降低設備能耗，進而盡可能地延長電池的使用壽命。RPMA采用功率控制和信息傳輸確認的辦法來減少重新傳輸?shù)拇螖?shù)，終端在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔進入深度睡眠狀態(tài)來減少功耗，延長電池壽命。

四、采用統(tǒng)一頻率，方便漫游。RPMA技術采用的是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現(xiàn)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這兩個頻率在中國已被占用，實現(xiàn)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，可以通過廣播的方式對終端設備進行控制或升級。Sigfox采用的是單向傳輸，Lora采用的是半雙工的通訊方式。

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

[1] [2]

編 輯：甄清嵐