远程超窄带网络部署自主传感器网络面临的三个关键挑战

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如果您有一种使用寿命可达10多年却无需维护的互联型智能城市传感器，您会解决哪些问题？现在，射频（RF）连接方面的创新能为城市催生许多新方法以管理资源，从而使城市环保状况更佳、更高效、更便利。无数传感器正通过各种途径进入到城市的日常生活中，它们管理能源消耗、疏导交通、监测空气质量、改善废弃物管理、监视和控制街道照明等。大多数这样的传感器只有极少量的数据要发送，因此选用专为高带宽、流智能手机而优化的现有蜂窝系统往往不是很合适。对智能城市应用而言，远程超窄带网络可应对成功部署自主传感器网络需面临的三个关键挑战：必须易于安装，必须具备通信稳健性，电池寿命必须长。

必须易于安装：“安装者不过是手拿工具锤的人”；对于重大部署，安装者通常在实际系统和节点功能方面知识极为有限，接受过的培训也相当少。他们中很多人都是短期承包者，习惯于快速按模板完成安装。因此，为实现低成本高效益的部署，第一遍安装成功的概率必须非常接近100％。

必须具备通信稳健性：根据传感器节点的重大部署来维持信息流需要较高的通信成功率。匆忙邀请精通RF的人士来解决内场通信问题是非常昂贵的。为实现网络的长期稳定性，用具有大容量和共存性能的稳健通信链路来支持互联型设备数量的预计增长至关重要。无论是现在还是今后的10年，网络在运行时一定不能出现任何问题！

电池寿命必须长：更换电池是一项很耗费资金的工作。因此，电池寿命不能短于产品使用期。虽然对一些应用而言能量采集可作为一种选择，但目前看来，这种解决方案通常比使用具有足够容量、能在产品使用期正常供电的电池更昂贵。

而今，最重要的智能城市应用是智能表计。如果您以燃气表为例，那么一项典型的要求就是电池寿命要达到10〜20年。没有通信的代价是需派人出来读表，因此通信可靠性对安装的盈利能力而言非常关键。现在，大部分这样的表计均使用窄带和UNB（超窄带）通信，以确保通信具有可靠性、可扩展性并且范围能覆盖整个城市。要实现稳健的远程通信，UNB是最佳选择；此外，UNB还能在真实世界的环境中达到最广的范围。观看这个视频，您可看到RF通信范围达100km以上、频率低于1GHz的CC1120 + CC1190 UNB演示。

在市场中有一种向基于标准的解决方案看齐的推动力。在关键的IEEE 802.15.4g规范中，人们给窄带下了定义；在许多地方（例如法国和意大利），人们还选用窄带来部署所有新型的燃气表（采用wM总线、N模式）。窄带是一项绝无仅有的技术，能提供所需的网络可扩展性、稳健的远程通信以及跨多家硅芯片供应商的互操作性。您还可以阅读白皮书《远程RF通信：为什么窄带是实际上的标准》，以获得有关窄带与其它远程通信技术的更多信息。作为采用UNB技术读取传感器数据的运营商，法国公司SIGFOX提供了一种建立受管网络的新模型，使每个用户无需再建立自己的传感器后端网络。频率低于1GHZ的CC1120 RF收发器可用来建立私人网络（如在法国或意大利的例子中）或连接到现有的Sigfox网络，以便为用户提供最大的灵活性。

对智能城市而言，有一种必然趋势 —— 不断去超越，打破智能表计应用一枝独秀的局面！部署通信可靠性较高、电池寿命可达数年的低成本传感器节点已不再是天方夜谭，这就为全新的应用领域开启了发展的大门。下面是此类应用的一些例子：

街道照明：对照明进行远程监视和控制可降低功耗并使维护更加高效，这反过来又能为社区提供更可靠的路灯。

停车传感器：将车辆安排到可用的停车位能使城市规划者更深入地了解实际使用情况，以便更好地规划未来的停车场。在一座城市中，对可用停车位的自动跟踪通常能提高停车位的使用率。对于配备了停车计时器的停车位而言，互联型停车传感器的成本往往因此而变得合理，原因是它可为停车计时器的所有者带来正收益。智能城市应用是否成功通常取决于投资收益的计算结果，为了冲破小型试验和原型的桎梏，有的用户需要大幅节约成本或增加收入以证明该费用是合理的 —— 借助来自TI、具有易用性、稳健性和较长电池寿命的解决方案，我们正在为创新型智能城市应用肃清一切发展障碍。

空气质量传感器：在许多国家，法规均规定了城市中各种气体的最高含量及污染的上限。为确保合规性，需要在城市各处安放传感器。与采用其它方法（例如使用蜂窝连接）相比，在专用传感器网络中采用窄带技术（例如使用CC1120）通常是更具成本效益的解决方案。

总之，对智能城市而言，将超窄带技术用于远程通信将能实现成本低效益高且电池寿命更长的稳健网络。在未来几年，预计互联型设备的数量将急剧增加，要想为创新应用确保大容量和高可靠性，窄带仍会是最佳选择。