北斗牽手LPWAN將帶來哪些改變？

　　低功耗廣域網絡(Low Power Wide Area Network， LPWAN)的出現成為滿足物聯網遠距離和大數量無線通信的關鍵性技術。與當初設計移動蜂窩通信技術主要是用于人與人的通信不同，LPWAN 技術是一種革命性的物聯網接入技術，具有遠距離、低功耗、低運維成本、大接入量等特點，與現有的WiFi、藍牙、ZigBee 等短距離無線通信技術和3G、4G、5G 等蜂窩網絡遠距無線通信技術相比，LPWAN 真正實現了大區(qū)域物聯網的低成本和全覆蓋。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(wěn)定;它還支持窄帶數據傳輸，網絡通信成本極低;此外， 由于低數據傳輸速率，基于LPWAN 的設備功耗極低，一個普通電池便可支撐數年甚至十多年之久。雖然3G、4G 蜂窩網絡的快速部署和5G 的研發(fā)在一定程度上推進了物聯網的落地，但是當前移動蜂窩網絡的承載能力并不足以支撐物與物的連接，最終實現物聯網的將是LPWAN。由于物聯網碎片化需求的典型特征，一張廣域覆蓋的LPWAN 網絡可以實現不同行業(yè)、不同用戶隨時隨地的設備接入，成為單個用戶、行業(yè)應用乃至智慧城市發(fā)展的重要基礎設施。

　　北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主建設、獨立運行，并與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗導航系統(tǒng)從最初的設計開始， 就實現了導航通信的一體化，而這正是北斗系統(tǒng)的后發(fā)優(yōu)勢所在。北斗系統(tǒng)的主任務是衛(wèi)星導航， 提供定位、測速、單雙向授時的服務，同時還具備短報文的通信功能。從技術特性上看，短報文已經屬于衛(wèi)星通信業(yè)務。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與用戶機、用戶機與地面控制中心之間雙向數字報文通信功能，一般的用戶機一次可傳輸36 個漢字或72 個字節(jié)，申請核準的用戶可以一次傳送120 個漢字或240 個字節(jié)。短報文不僅可進行點對點的雙向通信，而且可進行一點對多點的廣播傳輸，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，從目前來看尚未得到充分的挖掘和運用，不論在海洋、漁業(yè)領域的短消息應用還是應急通信領域中的應用， 均是基于傳統(tǒng)的信息通信模式，尚無顛覆性的技術和模式能夠發(fā)揮北斗短報文通信所具有的特殊優(yōu)勢。在物聯網如火如荼的發(fā)展中，LPWAN 技術的發(fā)展為北斗應用的發(fā)展帶來了前所未有的機遇。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 技術中進行簡單的改造，即可實現基于星基的LPWAN 技術，從而解決在特定場景中LPWAN 網絡數據從網關傳輸到廣域網困難的問題，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絡的情況下接入廣域網，進而形成物聯網服務。具體而言，在一般的LPWAN 網關中加入北斗短報文模塊即可實現這一功能。物聯網中各終端設備產生的數據，通過LPWAN 進入網關，由處理器對數據進行處理后，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 網關結構圖

　　LPWAN 的網絡運營商可以通過星基LPWAN 技術解決特定場景下與主干通信網絡難以連接的問題，從而大大提高了LPWAN 的連接效率，這不僅對LPWAN 技術的發(fā)展有著革命性的推動，同時也對北斗的應用有極大的促進作用，將對北斗RDSS 的應用產生顛覆性影響。原有的北斗短報文應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 技術后，可以在5～40km 的范圍內布設LPWAN 網絡，然后在LPWAN 網絡的網關內加入北斗RDSS 終端，由北斗終端進行收集、編輯和傳輸，不僅解決了物聯網信息傳輸的問題，同時也有效地推動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域的應用，北斗系統(tǒng)可以為數據傳輸量小且傳輸頻率低的終端系統(tǒng)提供服務，星基LPWAN 技術的創(chuàng)新服務應用，將成為北斗產業(yè)發(fā)展新的增長點。