低功耗广域网(LPWAN)无线技术 - Weightless
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开放的标准
真正的开放标准
历史上看，只有开放的标准提供可持续发展的无线技术 - 很好的理由。真正的开放标准支持多个供应商，激励不断地进行创新，并通过充 分的竞争，降低成本。真正的开放标准可以有权使用版税免费的IP，降低生产成本。开放的标准确保了制造商之间的互操作性。健壮、多 元、多样性，来自跨行业的同行评审设计团队带来可靠性和高性能的技术创新，以花费很小的成本替代同等的规范。Weightless技术全新 设计，从基础开始到以便宜的价格提供优化的性能，避免了任何旧系统或向后兼容的问题。
Weightless应用
智能计量 车辆跟踪 资产跟踪 智能汽车 - 车辆诊断和更新 健康监控 交通传感器 智能家电 工业机器监控
Weightless技术
Weightless也是作为低功耗广域网（LPWAN）的一种无线连接技术。与其他LPWAN计算一样使用了Sub-GHz频段，低功耗、低速率、 通信距离远等特点。不同于专有或专利的无线连接技术，Weightless是一个开放的标准。开放的标准也是Weightless SIG宣传的一个特 点，开放意味着更多的公司或组织可以参与其中，众多的供应商也可以保证低成本、低风险，并且可以可以持续更新和发展。
市场
低功耗广域网（LPWAN）的兴起与发展正在加速重塑着市场，物联网或万物互联的时代或许不遥远。从BI INTELLIGENCE提供的图表， 可以看出物联网的一些数据和趋势。
当前有三个发起小组成员：Accenture、ARM和M2COMM。ARM公司支持Weigthless，这或许也与ARM开放的一些商业风格一致，以 IP为核心，培养发展其开放的生态系统。
最新的消息，Weightless与欧洲电信标准化协会（ETSI，European Telecommunications Standards Institute）达成合作关系，推进 超窄带LPWAN的标准化发展。 Weightless未来可能会仿效Wi-Fi，建立统一的标准和认证体系，将技术和产品标准化，产业化。 据Weightless CEO William Webb称，希望开发多接口的Weightless芯片，像Wi-Fi芯片那样形成一个相当于是物联网中的“Wi-Fi联 盟”。Weightless芯片需要支持不同的无线电标准：超窄带、窄带非授权频段、蜂窝窄带（NB-IoT）。最终以低成本的芯片应用到行业 中，厂商或用户可以决定需要什么样服务和技术。
大多数技术随着时间的推移会变得越来越糟。开源的会变得越来越好。你可能从来没有接触一行代码或者一块线路板，但许多其他的设计 师会提供。他们的工作将会让你的产品更好。欢迎来到开放标准的世界。
电源
超低功耗
许多物联网应用终端是电池供电的，这样导致了对低功耗的要求。所有工作在免授权频段的LPWAN技术都是低功耗的，但Weightless-P 使用了大量的技术提供业界最好的功耗性能，因此电池寿命很长。总的功耗是一个因素，传送过程的功耗和发射机传送的多长时间。 Weightless-P使用GMSK（高斯滤波最小频移键控）和offset-QPSK（偏移四相相移键控）调制方案提供最佳的功率放大器效率。offsetQPSK调制本身还具有干扰免疫和使用扩频技术提高了链路质量，在繁忙的无线电环境中减少了发送所需要的功率。17dBm的低传送功 耗，终端可以用纽扣电池供电。自适应数据速率还允许节点用最小的发送功率建立一个新的信号通道到基站，因此可以延长电池寿命。由 于终端设备几乎总是在空闲状态花费很多的时间，在这种模式下，功耗变得非常重要。在非活动状态，Weightless-P的功耗小于 100uW。
低功耗广域网（LPWAN）无线技术 - Weightless
王志杰
2016-7-22
跟随芯片发展的脚步 追寻产品发展的轨迹 探索市场发展的趋势 记录工作中的所见所闻所思所想 与芯同行 芯在路上
Weightless是什么？
Weightless是一个组织（the Weightless Special Interest Group,SIG）和技术的名字。Weightless SIG是一个非盈利性的全球标准组 织。Weightless提供低功耗广域网的无线连接技术，专为物联网而设计。Weightless既可以工作在Sub-1GHz免授权频段，也可以工作在 授权频段。 Weightless是一种无线通信协议，用于连接智能设备到互联网上，通信距离从几米到10公里。
成本
低成本&复杂度
在大多数物联网应用案例商业可行性中，成本是使用者的一个非常重要的标准。它是一个重要的因素决定使用LPWAN技术，在免授权频 段而不是使用非常复杂和较高成本的蜂窝M2M或即将到来的NB-IoT替代技术。这个决定通常涉及到技术的妥协，但实际上Weightless-P 提供了接近3GPP级的性能，没有成本代价。智能全新的设计，借鉴成熟的蜂窝技术和不妥协的创新理念以低端价格点提供优质的LPWAN 技术。所提供的准对称双向通信是Weightless-P的核心，但与简单地单向通信替代技术成本一样。标准的GMSK（高斯滤波最小频移键 控）和offset-QPSK（偏移四相相移键控）调制意味着有广泛的硬件可用，不依赖于某个厂商，这与开放的标准Weightless精神一致，最 大17dMm发射功率可以使用集成的功率放大器降低了终端的BOM成本。
可靠性
工业级的可靠性
选择一种LPWAN技术传统上会涉及到妥协 - 工作在授权频段来自基于蜂窝技术的高性能、高成本、高功耗，或工作在免授权频段来自低 成本、低功耗技术更适中的性能。今天这个决定通过一些使用案例来推动；如果成本和电源功耗不是关键，服务质量和可靠性是优先考虑 的，那么大量授权频段发射功率限制少建议采用3GPP技术。但Weightless-P表示用“全新”设计理念改变游戏规则。通过利用经过验证 的概念蜂窝技术具有强大的量身定制的MAC和PHY，Weightless-P以低成本、低复杂度和价格点带来快运营商级的性能。实际 上，Weightless-P支持授权频谱工作会议强制的选择性/阻塞的性能要求保证在授权频段没有任何协议改变的情况下确保的良好的共存。 所有频谱，包括子频段，Weightless-P提供工业级的可靠性。
安全性
无与伦比的安全网络
安全是在几乎所有的物联网应用案例中一个关键因素，因此基于Weightless技术的系统受益于领先的数据安全措施。终端和网络的AES128/256加密和身份验证保证了完整性，而临时设备标识符提供了匿名的最大安全和隐私。OTA安全密钥协商或替代是可能的，而一个不 会过时的128位最小密钥长度的密钥协商方案会长期保护在网络诚信上的投资。
服务质量（QoS）
完全应答传送
LPWAN技术分为三类：仅上行、上行和部分下行、100%完全应答传送。Weightless-P支持所有传送需要的完全全应答通信。一些 LPWAN替代技术提供限于很小一部分传送的下行链路，这意味着可靠性和QoS是妥协了的。Weightless-P还支持应答和非应答的单播和 多播的传送。为了提升资源利用，它提供一个灵活的应答管理机制，包括递延和组合应答。它还支持来自网络和来自设备的通信，呼叫功 能和在上下行链路中的低延迟。它能快速网络采集、前向纠错（FEC）、自动请求重传（ARQ）、自适应信道编码（ACC）、切换、漫 游、小区重选。真正的双向功能还支持OTA固件升级和安全密钥协商或替换。
Weightless主要特性
性能
卓越的性能&物联网部署的可扩展性
当考虑使用物联网连接技术的时候，使用者肯定会考虑一些参数，如成本、电池寿命和距离，但往往会忽略网络性能的重要性。在缺乏实 际网络部署经验数据的情况下，我们可以尝试依据理论，而不是考虑完全模拟场景，在实际中有需要多因素影响网络性能。性能不只是同 时连接节点的数量，它还与数据包长度、传输时间、传输频率和干扰抑制有关。可扩展性还受到无线电参数选择的影响，从超窄带频谱的 一端到宽带频谱的另一端。毫不奇怪，两者引起的优缺点和性能的甜蜜点（sweet spot）是两者之间的妥协。针对来自于大量的中等有效 载荷和典型传输工作周期的设备以上行为主的业务流量，窄带信道提供了最优的性能，因此Weightless-P使用了12.5kHz信道。 Weightless-P还提供了灵活的信道分配，在大规模部署中通过频率再用进一步提升了网络性能，自适应数据速率从200bps到100kbps允 许优化无线电资源使用以达到最大的性能。时间同步的基站允许无线电资源调度和利用。Weightless-P工作在整个免授权的sub-GHz ISM/SRM频段范围，便于全球部署。
Байду номын сангаас
Weightless有三个不同的开放标准：Weightless-N、Weightless-P和Weightless-W。
如果考虑成本，可选择单向通信的Weightless-N。 如果考虑高性能，可选择双向通信Weightless-P。 如果当地TV空白频段可用，可选择Weightless-W。 预估的部署成本： 一个Weightless连接终端成本可小于2美元，一个Weightless基站的材料成本小于3000美元。
距离
在城市环境中的长距离
距离经常列为物联网系统的关键参数之一，特别是在挑战性的条件下，如密集的城市环境和天线安装的位置如在建筑内部。通常是对距离 不同的要求来推广LPWAN技术，但现实是所有工作在sub-GHz未授权频段的技术都受到了相同条件、规则和物理规律的限制。距离最终 由信号路径、链路预算、天线尺寸、质量、位置和定位、数据速率和传送功率决定。较低的数据速率信道编码提供一个类似于LPWAN替 代技术的链路预算，因此在城市环境中可以达到一个典型2km的范围。现实中，它仅可能提供一个典型范围 - 更准确的要求需要在特定环 境中实际建模。Weightless-P是指定一个在密集城市环境中的现实距离，接近于所有未授权频段的LPWAN技术可达到的距离。
真正的开放标准
历史上看，只有开放的标准提供可持续发展的无线技术 - 很好的理由。真正的开放标准支持多个供应商，激励不断地进行创新，并通过充 分的竞争，降低成本。真正的开放标准可以有权使用版税免费的IP，降低生产成本。开放的标准确保了制造商之间的互操作性。健壮、多 元、多样性，来自跨行业的同行评审设计团队带来可靠性和高性能的技术创新，以花费很小的成本替代同等的规范。Weightless技术全新 设计，从基础开始到以便宜的价格提供优化的性能，避免了任何旧系统或向后兼容的问题。
Weightless应用
智能计量 车辆跟踪 资产跟踪 智能汽车 - 车辆诊断和更新 健康监控 交通传感器 智能家电 工业机器监控
Weightless技术
Weightless也是作为低功耗广域网（LPWAN）的一种无线连接技术。与其他LPWAN计算一样使用了Sub-GHz频段，低功耗、低速率、 通信距离远等特点。不同于专有或专利的无线连接技术，Weightless是一个开放的标准。开放的标准也是Weightless SIG宣传的一个特 点，开放意味着更多的公司或组织可以参与其中，众多的供应商也可以保证低成本、低风险，并且可以可以持续更新和发展。
市场
低功耗广域网（LPWAN）的兴起与发展正在加速重塑着市场，物联网或万物互联的时代或许不遥远。从BI INTELLIGENCE提供的图表， 可以看出物联网的一些数据和趋势。
当前有三个发起小组成员：Accenture、ARM和M2COMM。ARM公司支持Weigthless，这或许也与ARM开放的一些商业风格一致，以 IP为核心，培养发展其开放的生态系统。
最新的消息，Weightless与欧洲电信标准化协会（ETSI，European Telecommunications Standards Institute）达成合作关系，推进 超窄带LPWAN的标准化发展。 Weightless未来可能会仿效Wi-Fi，建立统一的标准和认证体系，将技术和产品标准化，产业化。 据Weightless CEO William Webb称，希望开发多接口的Weightless芯片，像Wi-Fi芯片那样形成一个相当于是物联网中的“Wi-Fi联 盟”。Weightless芯片需要支持不同的无线电标准：超窄带、窄带非授权频段、蜂窝窄带（NB-IoT）。最终以低成本的芯片应用到行业 中，厂商或用户可以决定需要什么样服务和技术。
大多数技术随着时间的推移会变得越来越糟。开源的会变得越来越好。你可能从来没有接触一行代码或者一块线路板，但许多其他的设计 师会提供。他们的工作将会让你的产品更好。欢迎来到开放标准的世界。
电源
超低功耗
许多物联网应用终端是电池供电的，这样导致了对低功耗的要求。所有工作在免授权频段的LPWAN技术都是低功耗的，但Weightless-P 使用了大量的技术提供业界最好的功耗性能，因此电池寿命很长。总的功耗是一个因素，传送过程的功耗和发射机传送的多长时间。 Weightless-P使用GMSK（高斯滤波最小频移键控）和offset-QPSK（偏移四相相移键控）调制方案提供最佳的功率放大器效率。offsetQPSK调制本身还具有干扰免疫和使用扩频技术提高了链路质量，在繁忙的无线电环境中减少了发送所需要的功率。17dBm的低传送功 耗，终端可以用纽扣电池供电。自适应数据速率还允许节点用最小的发送功率建立一个新的信号通道到基站，因此可以延长电池寿命。由 于终端设备几乎总是在空闲状态花费很多的时间，在这种模式下，功耗变得非常重要。在非活动状态，Weightless-P的功耗小于 100uW。
低功耗广域网（LPWAN）无线技术 - Weightless
王志杰
2016-7-22
跟随芯片发展的脚步 追寻产品发展的轨迹 探索市场发展的趋势 记录工作中的所见所闻所思所想 与芯同行 芯在路上
Weightless是什么？
Weightless是一个组织（the Weightless Special Interest Group,SIG）和技术的名字。Weightless SIG是一个非盈利性的全球标准组 织。Weightless提供低功耗广域网的无线连接技术，专为物联网而设计。Weightless既可以工作在Sub-1GHz免授权频段，也可以工作在 授权频段。 Weightless是一种无线通信协议，用于连接智能设备到互联网上，通信距离从几米到10公里。
成本
低成本&复杂度
在大多数物联网应用案例商业可行性中，成本是使用者的一个非常重要的标准。它是一个重要的因素决定使用LPWAN技术，在免授权频 段而不是使用非常复杂和较高成本的蜂窝M2M或即将到来的NB-IoT替代技术。这个决定通常涉及到技术的妥协，但实际上Weightless-P 提供了接近3GPP级的性能，没有成本代价。智能全新的设计，借鉴成熟的蜂窝技术和不妥协的创新理念以低端价格点提供优质的LPWAN 技术。所提供的准对称双向通信是Weightless-P的核心，但与简单地单向通信替代技术成本一样。标准的GMSK（高斯滤波最小频移键 控）和offset-QPSK（偏移四相相移键控）调制意味着有广泛的硬件可用，不依赖于某个厂商，这与开放的标准Weightless精神一致，最 大17dMm发射功率可以使用集成的功率放大器降低了终端的BOM成本。
可靠性
工业级的可靠性
选择一种LPWAN技术传统上会涉及到妥协 - 工作在授权频段来自基于蜂窝技术的高性能、高成本、高功耗，或工作在免授权频段来自低 成本、低功耗技术更适中的性能。今天这个决定通过一些使用案例来推动；如果成本和电源功耗不是关键，服务质量和可靠性是优先考虑 的，那么大量授权频段发射功率限制少建议采用3GPP技术。但Weightless-P表示用“全新”设计理念改变游戏规则。通过利用经过验证 的概念蜂窝技术具有强大的量身定制的MAC和PHY，Weightless-P以低成本、低复杂度和价格点带来快运营商级的性能。实际 上，Weightless-P支持授权频谱工作会议强制的选择性/阻塞的性能要求保证在授权频段没有任何协议改变的情况下确保的良好的共存。 所有频谱，包括子频段，Weightless-P提供工业级的可靠性。
安全性
无与伦比的安全网络
安全是在几乎所有的物联网应用案例中一个关键因素，因此基于Weightless技术的系统受益于领先的数据安全措施。终端和网络的AES128/256加密和身份验证保证了完整性，而临时设备标识符提供了匿名的最大安全和隐私。OTA安全密钥协商或替代是可能的，而一个不 会过时的128位最小密钥长度的密钥协商方案会长期保护在网络诚信上的投资。
服务质量（QoS）
完全应答传送
LPWAN技术分为三类：仅上行、上行和部分下行、100%完全应答传送。Weightless-P支持所有传送需要的完全全应答通信。一些 LPWAN替代技术提供限于很小一部分传送的下行链路，这意味着可靠性和QoS是妥协了的。Weightless-P还支持应答和非应答的单播和 多播的传送。为了提升资源利用，它提供一个灵活的应答管理机制，包括递延和组合应答。它还支持来自网络和来自设备的通信，呼叫功 能和在上下行链路中的低延迟。它能快速网络采集、前向纠错（FEC）、自动请求重传（ARQ）、自适应信道编码（ACC）、切换、漫 游、小区重选。真正的双向功能还支持OTA固件升级和安全密钥协商或替换。
Weightless主要特性
性能
卓越的性能&物联网部署的可扩展性
当考虑使用物联网连接技术的时候，使用者肯定会考虑一些参数，如成本、电池寿命和距离，但往往会忽略网络性能的重要性。在缺乏实 际网络部署经验数据的情况下，我们可以尝试依据理论，而不是考虑完全模拟场景，在实际中有需要多因素影响网络性能。性能不只是同 时连接节点的数量，它还与数据包长度、传输时间、传输频率和干扰抑制有关。可扩展性还受到无线电参数选择的影响，从超窄带频谱的 一端到宽带频谱的另一端。毫不奇怪，两者引起的优缺点和性能的甜蜜点（sweet spot）是两者之间的妥协。针对来自于大量的中等有效 载荷和典型传输工作周期的设备以上行为主的业务流量，窄带信道提供了最优的性能，因此Weightless-P使用了12.5kHz信道。 Weightless-P还提供了灵活的信道分配，在大规模部署中通过频率再用进一步提升了网络性能，自适应数据速率从200bps到100kbps允 许优化无线电资源使用以达到最大的性能。时间同步的基站允许无线电资源调度和利用。Weightless-P工作在整个免授权的sub-GHz ISM/SRM频段范围，便于全球部署。
Байду номын сангаас
Weightless有三个不同的开放标准：Weightless-N、Weightless-P和Weightless-W。
如果考虑成本，可选择单向通信的Weightless-N。 如果考虑高性能，可选择双向通信Weightless-P。 如果当地TV空白频段可用，可选择Weightless-W。 预估的部署成本： 一个Weightless连接终端成本可小于2美元，一个Weightless基站的材料成本小于3000美元。
距离
在城市环境中的长距离
距离经常列为物联网系统的关键参数之一，特别是在挑战性的条件下，如密集的城市环境和天线安装的位置如在建筑内部。通常是对距离 不同的要求来推广LPWAN技术，但现实是所有工作在sub-GHz未授权频段的技术都受到了相同条件、规则和物理规律的限制。距离最终 由信号路径、链路预算、天线尺寸、质量、位置和定位、数据速率和传送功率决定。较低的数据速率信道编码提供一个类似于LPWAN替 代技术的链路预算，因此在城市环境中可以达到一个典型2km的范围。现实中，它仅可能提供一个典型范围 - 更准确的要求需要在特定环 境中实际建模。Weightless-P是指定一个在密集城市环境中的现实距离，接近于所有未授权频段的LPWAN技术可达到的距离。