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，很多惡劣環境下也能保證信號的穩定;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、不同用戶隨時隨地的設備接入，成為單個用戶、行業應用乃至智慧城市發展的重要基礎設施。

　　北斗衛星導航系統是我國自主建設、獨立運行，并與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統。北斗導航系統從最初的設計開始， 就實現了導航通信的一體化，而這正是北斗系統的后發優勢所在。北斗系統的主任務是衛星導航， 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，短報文已經屬于衛星通信業務。北斗系統的短報文通信功能，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，申請核準的用戶可以一次傳送120 個漢字或240 個字節。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， 均是基于傳統的信息通信模式，尚無顛覆性的技術和模式能夠發揮北斗短報文通信所具有的特殊優勢。在物聯網如火如荼的發展中，LPWAN 技術的發展為北斗應用的發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送數據，最后由北斗短報文模塊將其發出。

　　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，北斗系統可以為數據傳輸量小且傳輸頻率低的終端系統提供服務，星基LPWAN 技術的創新服務應用，將成為北斗產業發展新的增長點。