關(guān)于LPWAN技術(shù)ZETA、LoRaWAN、SIGFOX的測評分析

針對LPWAN領(lǐng)域最著名的幾項技術(shù)（ZETA、LoRaWAN、SIGFOX）在橋梁等結(jié)構(gòu)診斷方面的應(yīng)用，近日，日本關(guān)西信息中心智能基礎(chǔ)設(shè)施研究組發(fā)布引入用于結(jié)構(gòu)診斷IOT先進通信技術(shù)（LPWAN）的相關(guān)調(diào)查，對這幾種技術(shù)進行了測試及對比分析。

目前，日本共有橋梁約73萬座，隧道約1萬座。針對橋梁等社會基礎(chǔ)設(shè)施老化而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性診斷問題，日本道路法規(guī)修訂規(guī)定：每5年會進行一次目視檢查，記錄保存檢查和診斷結(jié)果，并對結(jié)果進行統(tǒng)一分類，該檢查需要消耗大量的人力財力。通過使用LPWAN通信技術(shù)進行橋梁結(jié)構(gòu)診斷，日方可以隨時隨地的檢查目標結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，不斷監(jiān)視大型管理區(qū)域存在的許多結(jié)構(gòu)，可有效彌補檢查員和結(jié)構(gòu)診斷預(yù)算的不足。

LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功率廣域網(wǎng)絡(luò)）也稱為LPWA （Low-Power Wide-Area） 或 LPN（Low-Power Network，低功率網(wǎng)絡(luò)），是一種用在物聯(lián)網(wǎng)，可以用低比特率進行長距離通訊的無線網(wǎng)絡(luò)。PWAN技術(shù)因具有功耗低、成本低、覆蓋廣等特性，可廣泛應(yīng)用于車載運輸、智慧能源、無線支付、智能安防、智慧城市、無線網(wǎng)關(guān)、智能工業(yè)、智慧生活、智慧農(nóng)業(yè)等場景。作為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中最重要的技術(shù)之一，LPWAN正以年復(fù)合增長率90%的驚人速度增長。多家市場研究機構(gòu)預(yù)計，未來廣域物聯(lián)網(wǎng)中超過60%連接屬于低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）領(lǐng)域。

2009年，SIGFOX公司提出LPWAN技術(shù)概念，發(fā)展至今，目前世界主流有兩類4種標準：一類是工作于未授權(quán)頻譜的ZETA、LoRa、SIGFOX等技術(shù)；另一類是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的3/4G/5G蜂窩通信技術(shù)，比如NB-IoT、LTE-CAT M等。針對日本在橋梁診斷方面的廣闊需求，近日，日本關(guān)西信息中心智能基礎(chǔ)設(shè)施研究組對LPWAN領(lǐng)域內(nèi)幾項著名技術(shù)進行了測試對比分析。

此次測試對象選取了NTT日本搭建的運營商構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)LoRaWAN技術(shù)、京瓷通訊系統(tǒng)搭建的運營商構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)SIGFOX技術(shù)、SORACOM公司搭建的使用者構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)LoRaWAN技術(shù)，TECHSOR公司搭建的使用者構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)ZETA技術(shù)。通過在橋梁上安裝裂紋位移計傳輸數(shù)據(jù)至云端，并分析四者LPWAN通信測試數(shù)據(jù)流，移動觀察四者通信距離、定點觀察四者數(shù)據(jù)接受率，得出測試結(jié)果。

1、通訊距離比較

測試結(jié)果顯示：NTT日本所搭建的運營商構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)LoRaWAN通信距離可達到1.5公里，且通信良好；SIGFOX在覆蓋范圍內(nèi)通信良好；SORACOM公司所搭建使用者構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)在1.0公里距離內(nèi)通信良好；ZETA通信距離達3.0km，且通信良好。

2、數(shù)據(jù)接受率測試

測試結(jié)果顯示：NTT日本所搭建的運營商構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)LoRaWAN對數(shù)據(jù)接受率達到100%，通信穩(wěn)定；SIGFOX數(shù)據(jù)接受率99%，通信穩(wěn)定；SORACOM公司所搭建使用者構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)LoRaWAN接受率為70%；ZETA數(shù)據(jù)接受率100%。其中ZETA丟包率為0，從每個傳感器獲得的數(shù)據(jù)完整的存儲在云服務(wù)器中而沒有遺漏。

總結(jié)：通過以上對比分析，ZETA技術(shù)能在三公里長度內(nèi)保持良好通信，對數(shù)據(jù)接受率達到100%，且丟包率為0，可在日本橋梁結(jié)構(gòu)診斷場景廣泛應(yīng)用。

日本關(guān)西信息中心、智能基礎(chǔ)設(shè)施研究組表示：關(guān)西信息中心將基于以上調(diào)查和測評結(jié)果，提出采用LPWAN進行結(jié)構(gòu)診斷的方法和建議。

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