您的低功耗廣域網：選擇最佳位置定位選項

2022-05-26

您的低功耗廣域網：選擇最佳位置定位選項

低功耗廣域網 (LPWAN) 首次出現是因為物聯網設備需要更小、更便宜，同時還要保持電池效率并滿足所有形式的要求。通過提供長距離、低功耗和低帶寬的通信，LPWAN 可以滿足許多物聯網用例的操作需求。它們降低了設備的成本和電池消耗，不僅延長了使用壽命，而且還降低了其運營開銷的大小和成本。在許多這些用例中，性能取決于一個關鍵特性：準確的定位能力。這些定位方法可以包括 GNNS、WiFi 定位等。

預計物聯網設備未來增長的很大一部分將來自低功耗廣域網。到 2025 年，預計將有超過 20 億臺設備 通過 LPWAN 連接。

有幾種不同的網絡，例如 NB-IoT、LoRaWAN、Sigfox 或 LTE Cat-M，它們都提供了這些獨特的功能。這些網絡的用例包括資產跟蹤解決方案、智能城市基礎設施和智能計量。讓我們討論如何根據用例需求選擇最佳位置定位選項。

LoRaWAN：低功耗廣域網規范

與傳統移動網絡相比，低功耗廣域網的覆蓋范圍更廣，因此能夠以更低的成本傳輸少量數據（每臺設備）。LPWAN 非常適合許多非常小型、低成本的設備定期傳輸和接收少量數據的用例。

LoRaWAN 是一種 LPWAN 規范，旨在用于區域、國家或全球網絡中的無線電池供電設備。LoRa 或遠程無線電的理想用例涉及不經常傳輸少量數據并在部署 LoRa 基礎設施的區域內移動的小型工業設備。從減少能源費用、智能照明和優化廢物收集，到智能計量和供應鏈和物流，LoRaWAN 的機會很多。也就是說，這些用例嚴重依賴位置才能正常執行。

用于低功耗廣域網的內置定位技術

LoRa 使用一種稱為到達時間差 (TDOA) 的內置定位技術啟用這些應用程序。TDOA 技術使用無線基礎設施（即 LoRa 網關）定位設備。使用 TDOA 的手機和設備定位是 20 多年前開發的。它致力于創建用于 E-911 和其他應用程序的準確定位解決方案。

這項工作導致開發了一個大型知識產權組合，該組合為 TDOA 實施的許多方法和系統申請了專利。多年來，TDOA 已經適應支持物聯網的本地 LoRa TDOA 位置。由于網關能夠收集和傳輸定時信息，因此可以通過比較信號到達多個網關的時間來定位設備。TDOA 的準確性在很大程度上取決于所部署的低功率廣域網基站的密度。如前所述，這因地理和形態（城市與郊區等）而有很大差異。雖然對于某些物聯網用例來說，這種廣域位置可能是可以接受的，但如果需要更準確地了解設備的位置，TDOA 可能不是一個具有成本效益的選擇。
LoRa 的低距離傳輸能力意味著網絡節點相距很遠，這對部署成本來說是一個優勢，但對 TDOA 來說是一個挑戰。這就是 GNSS 或 WiFi 提供最準確和最具成本效益的定位功能的地方。

GNSS 和 WiFi 定位：優缺點

全球導航衛星系統 (GNSS) 等基于衛星的定位方法似乎具有比積極方面更多的消極方面。首先，讓我們看一個強大的優勢：GNSS 設備在設備可以看到衛星的區域（例如室外環境）非常準確。這會有所幫助，尤其是當其他位置定位選項在戶外不準確時?，F在，讓我們繼續討論缺點。

全球導航衛星系統的缺點：

在室內不是很準確

在密集的城市環境中不是很準確，例如大多數城市

GNSS 芯片組和接收器可能很昂貴

可以耗盡設備電池，抵消 LPWAN 的一些主要優勢

WiFi 定位是另一種定位選項，它使用現有的基礎設施和 WiFi 接入點 (AP)。對于 WiFi 定位，設備必須能夠掃描附近的接入點 (AP) 并通過 LoRa 傳輸信息，低功耗廣域網可以確定設備的位置。設備需要能夠看到 WiFi AP，但不需要連接到它。

WiFi定位的優勢

最佳，因為它可以與其他信號（混合）相結合，以創建一個改進的定位系統，與任何單獨的選擇相比

提供室內定位能力和準確性

顯著的成本優勢，因為網關過度部署不需要達到同等的準確水平

由于更高的AP，在城市環境中可以達到15-30米的精度

WiFi定位的缺點

WiFi 掃描相對于 TDOA 消耗的增量功率。這是對顯著改善的室內和室外位置的權衡

由于接入點較少，農村地區的最佳定位精度較低

在精確位置跟蹤至關重要的用例中，WiFi 定位無疑是贏家。將 WiFi 定位與基于低功耗廣域網的定位相結合，提高了整個網絡的整體定位精度和可靠性。此外，通過將 WiFi 定位添加到系統中，它可以擴展設備的覆蓋范圍并提供更高精度的定位技術。最后，通過獲取 WiFi 掃描并將其發送到網絡進行定位，可以最大限度地減少設備的電池消耗。這些優勢使 WiFi 成為低功耗廣域部署的最佳選擇。

低功耗廣域網的要點

低功耗廣域網可降低設備的成本和電池使用量，提供更智能的使用機會。然而，這些網絡的性能取決于準確的定位能力。選擇正確的位置定位選項將確保正常運行。當需要精確的位置跟蹤時，應使用 WiFi 定位，因為它可以提高整個網絡的整體定位準確性和可靠性。