對于從事智慧城市項目的開發(fā)人員來說，重要的是他們的設計基于提供遠距離、安全的雙向通信和數(shù)年而不是數(shù)月的電池壽命的網(wǎng)絡。在許多當前項目中，例如下面列出的項目，遠程廣域網(wǎng) (LoRaWAN) 協(xié)議支持當今城市向更精簡、更高效的智慧城市轉(zhuǎn)型。

在未來人口稠密和高效的城市中，可持續(xù)的基礎設施是必要的，以便以更復雜的方式設計城市生活的許多領域。未來的網(wǎng)絡覆蓋和通信將基于智能城市中無線電技術的智能實施和復雜的決策。因此，任何城市的明智決策都需要簡化收集和分析來自數(shù)千個連接設備的實時數(shù)據(jù)。無線 (OTA) 更新將支持數(shù)以百萬計的設備，這些設備將隨著時間的推移進行部署、維護和更新，以確保輕松擴展。這些設備將能夠記錄管理、能源供應、移動性、基礎設施、技術和醫(yī)療保健領域的數(shù)據(jù)。

降低垃圾處理成本
例如，實時智能決策可以顯著改善城市垃圾處理公司的工作。韓國首都首爾擁有數(shù)百萬的日常通勤者，是 LoRaWAN 如何將垃圾處理成本降至最低的典型例子。對空氣污染的智能監(jiān)測表明，該市垃圾回收量增加了 46%，同時成本降低了 83%。

首爾的垃圾問題始于大量通勤者和旅行者在穿過城市的途中填滿或過度擁擠城市的公共垃圾桶。過去，首爾沒有有關各區(qū)個別集裝箱液位的實時數(shù)據(jù)。應對這一挑戰(zhàn)的解決方案是安裝智能垃圾箱數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使城市能夠使用 LoRaWAN 系統(tǒng)來跟蹤每個垃圾箱的水平和所有垃圾處理的效率。這些好處導致首爾的浪費更少，公共區(qū)域更清潔。該市還能夠?qū)⒅悄芾占l率降低到 66%。

快速切換到太陽能
以內(nèi)華達州卡森市為例，負責人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡和太陽能網(wǎng)絡之間能源供應的智能變化是解決能源問題的方法?？ㄉ鞘褂玫奶柲芟到y(tǒng)提供了一些優(yōu)勢，但也暴露在當?shù)貧夂虻娘L雪中。在智慧城市思維的推動下，城市安裝了一個智能網(wǎng)絡，以支持在夜間和天空多云或白天不利條件下兩種能源供應之間的切換。這種切換過程產(chǎn)生了一個龐大而可靠的網(wǎng)絡，可以實時進行測量和決策。

用于在傳統(tǒng)能源和太陽能供應之間切換的基礎設施由 LoRaWAN 管理，因為該技術將虛擬化與通過移動計算機輕松訪問數(shù)據(jù)和報告相結(jié)合，供負責人和現(xiàn)場操作員使用。這一智慧城市決策的結(jié)果導致太陽能發(fā)電量增加了高達 750,000 千瓦時。此外，該網(wǎng)絡能夠更優(yōu)化地使用勞動力。

一起使用智能節(jié)能
LoRaWAN 的另一項舉措是讓客戶了解他們的能源消耗和相關的環(huán)境效益。通過這種方式，法國的兩個主要城市能夠顯著降低供暖成本。里昂和格勒諾布爾是兩個獨立的城市，相距約 100 公里。然而，作為共享智慧城市思維的一部分，共享這項技術是一種可行且有效的方法。

通過該倡議，這兩個城市能夠?qū)⒐┡杀窘档图s 16%，并鼓勵居民提高能源意識。消費者能夠通過基于 LoRaWAN 的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控他們的電力使用情況，從而使他們能夠更好地控制能源使用情況。改進的實時知識和控制可確保成本監(jiān)控并最大限度地減少溫室氣體排放。

為了鼓勵公民參與，里昂和格勒諾布爾的LoRaWAN平臺也有一個單獨的系統(tǒng)，在經(jīng)濟上獎勵公民，前提是他們能夠證明低能耗。

成本與指標

基于Semtech的LoRa ICs和LoRaWAN協(xié)議的測量值表明，可以全面支持開發(fā)商的目標和目標智能城市應用。LoRaWAN網(wǎng)關通常轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并通過回程連接將其發(fā)送到云中的網(wǎng)絡服務器，回程連接可以使用以太網(wǎng)、Wi-Fi、3G或4G/LTE。與蜂窩基站相比，網(wǎng)關的成本較低，因此可以通過額外的網(wǎng)關來擴展LoRaWAN網(wǎng)絡的容量。因此，LoRaWANs以相對較小的帶寬覆蓋廣域，并確保低硬件成本、延長電池壽命和高連接密度。

基于LoRaWAN協(xié)議的網(wǎng)絡將安裝在20公里外的內(nèi)部或外部傳感器的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絾蝹€網(wǎng)關。盡管距離遙遠，但網(wǎng)絡工作時不需要對同一應用中的網(wǎng)狀網(wǎng)絡進行廣泛的網(wǎng)絡覆蓋分析。

每個智能城市應用程序都希望控制成本。LoRaWAN應用程序應通過使用壽命高達10年的電池驅(qū)動傳感器來保證低運營成本。此外，不再需要在GSM、LTE或WLAN網(wǎng)絡中使用傳感器電源的布線。Semtech的SX126x系列電流混合信號集成電路的接收器電流為4.5 mA，功耗低。還有一個高性能選項是+22 dBm。這將基于LoRa的傳感器的電池壽命延長了30%，從而減少了電池更換的頻率。

為了將靈活性擴展到不同的應用，工作范圍的選擇也很重要。一些智能城市可以選擇在未經(jīng)許可的ISM樂隊中加入LoRaWAN。這為頻譜提供了最小的成本或沒有成本，而通過外部服務進行操作以較低的連接費用提供了額外的靈活性。

通過與多家相互競爭的網(wǎng)絡提供商合作，智能城市可以降低成本或提供市政網(wǎng)絡來承載各種應用程序。這有助于通過向城市企業(yè)租賃帶寬來抵消成本。

LoRa提供的強大信號可以通過建筑物傳輸數(shù)據(jù)，以確保覆蓋人口稠密的智能城市區(qū)域。因此，與其他基于無線電的解決方案相比，一個城市可以用一個網(wǎng)關覆蓋距離近兩英里的多個建筑物，并確保大范圍。

除了安全安裝外，智能城市還提供集成AES-128加密的安全性以及無縫和可擴展網(wǎng)絡的靈活性。LoRa生態(tài)系統(tǒng)的支持提供了多種資源，LoRa聯(lián)盟認證傳感器和其他設備的互操作性。

衡量效益

為更高效、人口稠密的智能城市開發(fā)網(wǎng)絡和系統(tǒng)需要開發(fā)商和城市管理部門的創(chuàng)造性思維。智能城市技術的日益普及可以提高許多領域的專業(yè)知識和效率。這還包括街道照明、交通燈維護、預測性維護、交通流量監(jiān)測/控制、停車位管理等。由于LoRaWAN的可靠性、遠程和長電池壽命，該列表在未來將越來越長。

隨著世界人口的不斷增長，開發(fā)商和智能城市管理者必須仔細研究智能數(shù)據(jù)收集和控制的各種選擇。只有在正確的時間做出正確的決策，一個高效的網(wǎng)絡才能收集和分析來自數(shù)千個網(wǎng)絡設備的數(shù)據(jù)。

關于作者

Marc Pégulu自2015年6月起擔任Semtech無線和傳感產(chǎn)品集團物聯(lián)網(wǎng)副總裁。他自2014年6月起擔任無線和傳感產(chǎn)品副總裁。在此之前，他曾擔任營銷和應用總監(jiān)。佩古魯于2006年3月加入該公司，參與了多項關鍵技術計劃，包括LoRa無線和軟件定義的調(diào)制解調(diào)器技術。在加入Semtech之前，他曾在法國和中國的Thomson CSF、Thales、ATMEL和DibCom擔任芯片和系統(tǒng)開發(fā)職位。

佩古魯擁有法國格勒諾布爾國立理工學院電子和電信科學碩士學位，畢業(yè)于歐洲可持續(xù)發(fā)展計劃歐洲執(zhí)行工商管理碩士課程。

審核編輯 黃昊宇