Weightless物联专网在智慧燃气的应用

在天然气产业快速发展过程中，燃气企业在生产安全、简化运营、提高效率方面等对公用设施的要求日益提高，传统燃气设施已步入技术更新和产业升级的轨道，技术工程师开始新老更替，单纯经营基表的企业面临挑战。

新一代智慧燃气产业的驱动力是掌握信息技术的能力。随着科技进步，智能表计的体积更小，功能更丰富，数字化能力更强，这也使下一代智能燃气器具生产的相关企业必将着眼于通信网络的力量，为公司提供竞争优势。

同时，每个燃气公司在选择网络时都必须考虑其具体需求和优先级。所以接下来小编给大家介绍下Weightless物联专网在智慧燃气的应用。

Weightless是什么？

目前，低功耗广域网（LPWAN）跟随着物联网市场的发展，提出了大量创新的技术方案，例如：NB-IoT、LoRa、SigFox、Weightless、RPMA、Qowisio、N-Wave、Telensa、DART等等。其中，Weightless是低功耗广域网（LPWAN）领域里，重要的全球性技术标准之一。

Weightless技术基于全球开放标准，从底层技术设计，通过利用蜂窝技术的成熟概念以及强大的定制MAC和PHY层，以低成本，低复杂性的价格带来运营商级性能。Weightless支持授权频谱和开放频谱，满足各频段强制性的无线电性能要求，确保在许可频段内良好的共存，而无需任何协议变更。在所有频谱（Sub-1GHz频段）中，Weightless均可提供工业级可靠性。

按“Mobile Expert LCC”于2016年发布的 “LPWA技术与经济分析报告”中的总结，“Weightless提供与GERAN和3GPP路径相同的蜂窝IOT技术，并在窄带频谱和低速率应用上进行了优化”；“Weightless同时兼顾了覆盖、容量、以及其他LPWA标准没有的功能。在技术范畴中，Weightless是与3GPP技术最为接近的LPWA标准”。

对于许多公共事业应用来说，Weightless协议是最理想AMI专用物联通信网络的选择。支持10年电池寿命，低成本的无线通信，可以监控广泛的基础设施。通过专门针对M2M的设计，可以实现非常高的可用性。

Weightless根据行业应用要求设计的物联网方案

在早期的文章《走出物联网迷思》中，作者曾描述过对于行业应用客户而言，专用的物联网通信系统具有很强的市场驱动力，汇总如下图。那么本文希望从用户视角和需求层面，讨论智能燃气等行业应用客户对物联通信专网的技术要求，以及与Weightless技术的映射。

智慧燃气对数据安全的要求

AMI系统和物联网数据的安全是行业客户关注的首要重点，其中包括生产安全和数据价值安全。第一，“数据价值安全”，更多的是偏重于数据的加密属性，以及数据接入权限的管理。第二，对于无线通信而言，“生产安全”涉及到通信的可靠性，对多样化、专业化行业应用的支持能力。在生产安全方面，专用物联通信网络优势是明显的。

数据的透传，最能保证客户数据的价值安全

第一，Weightless是真正的开放标准，支持专网专用

Weightless技术是从物理层，底层技术的基础上进行设计的，是真正的完全开放的标准。Weightless的公用事业专网方案，实现专网专用，将专网的智能传感器设备数据与公网的应用数据物理分离。“南向通信”-无线链路直达表计；“北向通信”-数据直接透传至用户的应用平台。中间不经过数据处理，直接将智能表计的数据透传至用户的应用平台，最能保证客户数据的价值安全。

第二，Weightless采用先进的数据安全性设计

终端和网络采用AES-128/256加密和认证，保证了数据完整性。终端通过临时设备标识符的分配，为最大的安全性和隐私提供了匿名性方案。OTA（Secure Over-the-Air）安全密钥协商，周期性密钥更新，最小密钥长度为128位，是面向未来的密码协商方案，保护了对网络安全性的长期投资。

另外，Weightless充分借鉴的蜂窝组网技术的技术优势，将控制信道，业务信道，随机接入信道区分开，并可以灵活配置。而且终端在网络注册后采用临时标识符运行。这样Weightless在防范网络攻击方面，具有天然的优势，避免了网络恶意攻击的风险。

工业级要求的物联专网保障数据可靠性

Weightless可以根据客户应用的需要，支持全部确认传输，或者采用非确认的传输，灵活配置。其他的LPWAN技术提供的下行链路功能仅限于很小比例的传输，这意味着可靠性和QoS会受到影响。

Weightless具备完全的双向通信能力，支持网络侧始发和设备侧始发通信，并且在上行链路和下行链路均具有无线寻呼能力。支持确认和非确认的单播和多播通信。提供灵活的确认调度方案，包括延迟和组合确认方式，来提高资源使用率。

Weightless提供灵活的信道分配，通过在大规模部署中实现频率复用，进一步增强网络容量，自适应数据速率从200bps到100kbps允许最佳的无线资源使用率以最大化容量。

Weightless从底层技术设计，通过利用蜂窝技术的成熟概念以及强大的定制MAC和PHY层，Weightless以低成本，低复杂性的价格带来运营商级性能。Weightless支持授权频谱和开放频谱，满足各频段强制性的无线电性能要求，确保在许可频段内良好的共存，而无需任何协议变更。在所有频谱（Sub-1GHz频段）中，Weightless均可提供工业级可靠性。

以较低的基础设施投资，部署连续覆盖的网络

Weightless技术是从物理层开始设计的，完全开放的标准，可以支持sub-1GHz以下的全部频谱，可以同时在行业客户的专用频谱和ISM开放频谱上，提供优异的覆盖半径能力。采用专用频谱的无线通信系统，按照无线电管理规范要求发射无线电信号，系统干扰受到保护，比公共频谱具有更强的覆盖能力。因此，专用频谱的无线基站数量大大减少，这样可以支持系统生命周期内，以较低的基础设施投资，部署连续覆盖的网络。

Weightless采用扩频技术和前向纠错编码（FEC），提高超远距离覆盖和室内深度覆盖能力。支持频分复用方式，通过异频和跳频组网，降低全网整体干扰水平，提高覆盖距离。基于时间同步的无线组网，实现高效的无线资源调度，避免终端竞争通信的碰撞问题，大幅提高系统容量。在环境复杂或具有挑战性的密集城市地区，支持>2公里的覆盖半径，单基站支持>2万终端的连接，可以更好地控制投资成本，同时获得系统的最大可靠性和性能优势。

充分利用和激活现有资源

很多行业客户具有比较丰富的资源来支撑专用物联网通信，例如无线频谱资源，铁塔资源等。这些资源具有以下特点：

与行业应用业务运营吻合度高；

资源分布相对分散；

不同行业具有差异化。

行业客户期望将现有的资源充分利用并激活，或者提高其利用的效率，降低智能燃气整体建设成本。

以无线频谱资源为例，规划了业务运营的频率资源。但是，不同的地区，不同客户，不同行业的频率分配位置不同，技术要求也不同；而且燃气企业的频率资源量相对较少，多为窄带频谱。

因此，Weightless技术在设计时，充分考虑到了行业客户的特点，从物理层，底层技术的基础上进行设计。可以灵活适应客户的频率要求，真正完全支持Sbu-1GHz的频谱，支持授权频谱和开放频谱，满足各频段强制性的无线电性能要求，确保在许可频段内良好的共存。

Weightless基于TDD（时分复用）模式，可以实现窄带频谱上的单频组网。这点是相对FDD模式很大的优势，不需要申请成对的上下行频率，大大提高部署的灵活性。相比，目前其他Sub-1GHz频段的LPWAN技术大都采用上下行链路占用不同频率的方式，并且需要在上下行频点间保证一定带宽的隔离。