《中国Sub-1GHz射频收发器市场报告》
3.2 ZETA 3.2.1 简介
ZETA是由纵行科技自主研发的、非授权频段的LPWAN(低功耗广域网)标准。该标准使用UNB(超窄带)多信道通信,在传统LPWAN的穿透性能基础上,进一步通过分布式接入机制实现快速部署,并为Edge AI(端智能)提供底层支持。ZETA LPWAN可以实现超低功耗、超大连接、超低成本和超广域覆盖的无线组网应用。
ZETA在日本、中国分别成立了ZETA联盟,推广应用ZETA物联网技术标准。ZETA中国联盟是基于纵行科技的ZETA物联网技术,联合国内外物联网产业链上下游不同环节的公司和团体广泛参与,通过ZETA AIoT为快速打造出一个超智能社会做出贡献的一个跨行业、全球性技术联盟。ZETA联盟致力于进一步推进ZETA LPWA技术的普及,并将其应用于解决各类社会问题,通过“物联网+人工智能”为智能社会做出贡献。ZETA联盟由组网设备供应商、系统集成公司、云服务提供商、应用程序开发公司、事业单位和团体组成,从底层芯片算法开始到上层应用,建立垂直整合,打造技术领先业界的ZETA AIoT生态。
ZETA技术主要特点:
? 主动双向通信 - 可根据用户需求,在任意时间或根据任意事件触发进行上行(数
据上传)和下行(控制信令)数据传输。
? 多跳自组网接入 - 灵活组网、盲区覆盖、节点融合、网络自愈。 ? 多种协议模式 - 多种协议以适合不同应用,还可根据用户需求定制。 ? 超低功耗 - 设备大部分生命周期深度睡眠,唤醒工作时间超短,电池寿命5-10年。 ? 超广覆盖 - 采用超窄带技术,高接收灵敏度,保证在市区环境下2-10km的稳定
传输。
? 可控带宽与频谱 - 多个Sub-GHz频段可选(如:433、470、500、787、868和
915MHz等) 。可定制专有频段,支持100bps-50kbps速率传输。 ? 多重安全 - 提供适合物联网应用的高效安全方案,支持超过50信道的跳频、接入
鉴权、MAC地址过滤、AES-128(可选) 、LCG轻量级数据加密等。 ? 超大容量 - 分布式网络结构、虚拟OFDMA以及超窄带传输技术,ZETA可提供3-10倍于其他LPWAN技术的网络容量。
3.2.2 技术
ZETA网络架构包括软件和硬件两部分。软件部分包括Edge AI和ZETA Server;硬件部分包括ZETA AP、ZETA MOTE、ZETA MS和ZETag等。ZETA网络架构示意图,如下图所示:
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硬件部分
ZETA AP是ZETA无线网络和ZETA Server之间的网关, ZETA网络中设备与ZETA Server的所有交互都通过AP完成。ZETA AP与其余ZETA设备通过ZETA协议进行通信,与ZETA Server 则通过标准IP协议进行通信。ZETA AP支持多信道双向通信:不仅支持接收下级设备的上行传输,也同时支持广播、组播、单播等下行指令。
ZETA MOTE是低功耗Mesh层中继,最多可达四级,有效地增加单站覆盖范围,死角覆盖、防止数据拥塞等功能。
ZETA MS是一个高性能、高度集成的低功耗窄带通信模块。模块内置ZETA?协议,可接入纵行科技大范围无缝覆盖的城域物联网蜂窝。采用UART透明传输接口,提供标准的感应器接口以及简单友好的二次开发指令集。基于该模块,开发者可以快速实现大规模大范围覆盖的物联网应用,同时将开发的成本和风险降至最低。
ZETag是新一代的柔性广域传感标签。ZETag可采用打印电池供电,厚度保持在3mm以下,支持柔性电路板,可一次性使用,室外覆盖距离可达2-3km。由于ZEtag低成本、小尺寸和打印电池供电的特点,使其完全可以“用完即弃”,并环保回收。与ZETA网关配合使用,可实现大容量和高并发接入需求。ZETag可广泛应用于资产盘点、追踪和管理、身份识别、特殊事件报告等领域
软件部分
Edge AI实现了深度/机器学习、嵌入式推理和先验计算等算法。ZETA网络中的终端传感器可以具有 “端智能”,通过更新端侧智能模型的参数及演进算法,使得大量数据的处理在端侧进行,实现“去云化”,保障关键数据的安全。LPWAN网络只需承担处理结果或关键信息的回传, 真正实现深度覆盖的价值。
ZETA Server是CMP (连接管理平台)、 DMP (设备管理平台) 和 AEP (应用使能平台) 三位一体的可视化物联网综合管理平台(PAAS),涵盖大多数低功耗广域网细分市场的设备与应用。
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3.3 Weightless-P 3.3.1 简介
Weightless是一种开放、低功耗和远距离的无线通信标准,为物联网提供连接解决方案。每个公司都可以建立自己的Weightless网络或与提供访问Weightless网络的运营商签约使用网络。Weightless的技术优势包括其超低能耗、管理设备双向通信和空中(OTA)更新的能力以及同步网络功能等,从而为物联网解决方案提供无与伦比的可扩展性。
Weightless 是Weightless特别兴趣小组(Special Interest Group,SIG)简写,也是技术的名字。负责针对机器通讯的无线互联技术进行开发。这个组织也提供专门的测试和认证的计划以验证是否满足标准要求和保证互操作性,同时也为其成员提供技术许可。Weightless为物联网而设计,尤其是低功耗广域网(LPWAN)。Weightless既可以工作在免许可频段和也可以工作在许可频段,目前工作在免许可的sub-GHz频段(如138MHz、433MHz、470MHz、780MHz、868MHz、915MHz、923MHz)。Weightless特别兴趣小组(SIG)是一个非盈利的全球标准组织,负责协调Weightless标准的相关工作。
Weightless-P无线网络技术在国内有国家电网、广电等有部分项目进展。
3.3.2 技术
Weightless-P的定义特征如下:
? 100%双向,可靠的完全应答通信
? 针对大量低复杂度的终端设备进行了优化,这些终端设备采用异步上行链路主导的
通信方式,短的有效载荷大小(通常<48字节)。 ? 针对超低功耗进行了优化
? 标准数据速率从0.625kbps到100kbps
? 典型的终端设备发射功率为14dBm(最高可达30dBm) ? 典型基站发射功率为27dBm(最高可达30dBm)。 Weightless-P网络由以下部分
组成:
? 终端设备(End Devices,ED):网络中的“叶”节点,低复杂度,低成本,通常低占
空比
? 基站(Base Stations,BS):每个小区的中心节点,所有ED通过星形拓扑进行通信 ? 基站网络(Base Station Network,BSN):互联单个网络的所有基站,以管理整个
网络的无线电资源分配和调度,并处理认证,漫游和调度
Weightless-P网络架构如下:
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为了实现高网络容量(在给定时间段内能够通信的终端设备的数量),Weightless-P结合了同步的TDMA和FDMA,提供在独立终端设备之间共享的大量上行链路逻辑信道。设计参数一方面在平衡能量效率和网络容量(其既要求高数据速率又要求发射功率),另一方面要实现可达到的通信范围(在给定最大发射功率的情况下要求低数据速率限制)。
3.4 Z-Wave 3.4.1 简介
Z-Wave是一种低功耗、低成本的无线通信技术,使得消费级产品能够组成网络,主要应用于智能家居。由于无线电的衰落效应、杂散噪声和反射等因素会造成数据丢失,Z-Wave提供了一个低水平的重传来恢复数据的传输。网络层采用了网状(MESH)路由,扩展了网络覆盖的范围。
Z-Wave协议是一种低带宽半双工协议,用于低成本控制网络中的可靠无线通信,有限功耗,非即时,时间宽松的关键数据传输需求。Z-Wave协议的主要目的是用一种可靠的方式将短控制消息从网络中的一个节点传送到一个或多个节点。 Z-Wave网络的主要目标是易于安装,互操作性,可靠的数据传输,成本非常低和电池寿命长,同时保持一个简单而灵活的协议。ZWave协议专为住宅和轻型商业控制和状态读取应用而设计,如抄表、照明和设备控制、HVAC、访问控制、入侵者传感器等。
Z-Wave使用850至950MHz之间的频段,这些频段属于ISM(工业科学医学)或SRD(短距离设备)频段。在欧洲主要是868.42MHz频率,在北美主要是908.42MHz频率,在
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其他国家遵循其无线电法规要求。2012年,国际电信联盟(ITU)将Z-Wave PHY和MAC层作为G.9959标准中一个选项,用于1GHz以下无线设备。
根据Z-Wave官方资料显示,中国Z-Wave使用了868.40MHz,中国香港地区使用了919.80MHz。如下表:
国家/地区 中国 中国香港 标准 CNAS/EN 300 220, CMIIT 2016DJ7232 HKTA 1035 Z-Wave频率 868.40MHz 919.80MHz 根据无线电发射设备型号核准信息公开查询,丹麦 Sigma Designs Denmark公司于2016年11月18日核准了设备型号为ACC-UZB3-CN的产品。设备名称为民用无线控制装置。使用频率为868.40MHz 868.42MHz。发射功率≤5mW(e.r.p)。杂散发射限值≤-30dBm(有效值)。产品核准有效期为五年。
据报道,2019年12月Silicon Labs和Z-Wave联盟宣布开放Z-Wave规范新计划,使Z-Wave?规范使其成为一种多源无线通信标准,开放的Z-Wave规范包括ITU.G9959 PHY/MAC无线电规范、应用层、网络层和主机设备通信协议。所有半导体和软件供应商都将能加入Z-Wave生态系统,并开发和提供sub-GHz的Z-Wave无线产品和软件。Z-Wave联盟将成为一个Z-Wave规范的标准开发组织,并将继续管理包括软件和硬件的Z-Wave认证项目。
3.4.2 技术
Z-Wave协议是一种低功耗、低成本无线通信技术,专为住宅和轻型商业环境中的控制、监控和状态读取应用而设计。一个Z-Wave网络最多可容纳232个节点。网络ID用于标识特定网络。网络和节点地址是自动配置的,无需用户干预。
Z-Wave有其自己的网络层、传输层和应用层。Z-Wave支持IP传输以及IP路由协议。在网络纳入(network inclusion)期间,节点会收到一个唯一的地址。 一个网络最多可以容纳232个节点。 网络ID用于标识一个特定的网络。网络和节点地址是自动配置的,无需用户干预。Z-Wave网络层定义了Z-Wave路由协议,它是一个源路由协议。Z-Wave路由协议允许发起者通过一个或多个中继器到达目标节点。响应式发现算法允许发起者在需要时决定新的源路由。Z-Wave对多播消息使用特殊的帧格式。Z-Wave多播帧头在帧头中有完整的目标位映射。Z-Wave应用层为各种设备定义了广泛的设备和命令类,如灯、门锁和温度传感器。
主要技术特点
? 免许可sub-1GHz,ISM频段 ? 调制方式:GFSK ? 多信道,2个或3个
? 数据速率:9.6Kbit/s,40Kbit/s,100Kbit/s
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