摘要

基于LoRaWAN規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)可在很大的覆蓋范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，提供安全的雙向通信。 世界人口正在越來越多地轉(zhuǎn)移到城市，這已促使大家去探索使用智慧城市技術(shù)來幫助城市建立可持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施，從而提供智慧治理、智能能源、智能交通、智能基礎(chǔ)設(shè)施、智能技術(shù)、智能醫(yī)療和智慧公民。

智慧城市技術(shù)是政府和市政當(dāng)局為有效應(yīng)對人口不斷涌入城市這一趨勢，所需要提供的可持續(xù)性服務(wù)中的一種。 Semtech的LoRa技術(shù)和基于LoRaWAN™協(xié)議的低功耗、廣域網(wǎng)（LPWAN）可提供智能感知和控制基礎(chǔ)設(shè)施，支持城市以流暢的方式收集和分析數(shù)千個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)，以便對其需要提供的服務(wù)做出智能化的決策。基于LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)提供安全的雙向通信，同時具有很大的數(shù)據(jù)傳輸范圍，從而以最小的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來覆蓋城市區(qū)域。 LoRa技術(shù)提供了針對智慧城市應(yīng)用而優(yōu)化的解決方案，這些應(yīng)用依賴于由電池供電的傳感器，其電池巡航時間需要長達20年。 智慧城市技術(shù)正在改變城市、政府和公民之間的互動方式，而LoRa技術(shù)是這些解決方案的有力推手。

智慧城市趨勢和未來發(fā)展

隨著政府機構(gòu)和市政當(dāng)局部署廣域網(wǎng)以收集數(shù)據(jù)并使用先進應(yīng)用，以及基于云或基于企業(yè)級系統(tǒng)來處理和分析數(shù)據(jù)，智慧城市項目正在不斷增加。這些新興網(wǎng)絡(luò)被稱為物聯(lián)網(wǎng)或IoT網(wǎng)絡(luò)。這些項目旨在將傳感器和其他儀器放置在城市內(nèi)的關(guān)鍵系統(tǒng)上，以收集有關(guān)主動和被動單元的數(shù)據(jù)，這些單元是市政和城市服務(wù)的組成部分。信息通常是詳細和可測量的，以幫助提供更好的決策，并提供更有效的城市服務(wù)。

目前大家考慮的智慧城市應(yīng)用范圍很廣，從更快地停車到更好的緊急醫(yī)療保健等試驗中和已部署項目都已顯示出可測量的影響。智慧城市解決方案的一些例子包括：

•停車：智能停車監(jiān)測器可顯示城市中空余的停車位，以減少因人們尋找停車位而造成的交通擁堵。

•交通疏導(dǎo)：交通堵塞是城市居民面臨的一個重大挑戰(zhàn)，智能交通系統(tǒng)可以監(jiān)控車流和人流，為汽車和行人提供更好的路線。現(xiàn)在這是通過智能交通信號燈來實現(xiàn)的，這些信號燈可以感知交通流和協(xié)調(diào)燈光信號安排；但是在未來，智能交通系統(tǒng)也可能包括從信號燈到汽車中傳感器之間的通信。

•街道照明：路燈消耗的電力是一項很重要的市政費用；對其進行更好的管理，城市可以通過降低能源消耗來節(jié)省資金和減少溫室氣體排放。智能路燈系統(tǒng)提供了城市為減少能源消耗、同時保持街道良好照明而需要的數(shù)據(jù)。

•交通燈維護：監(jiān)測交通信號燈可以讓市政當(dāng)局快速響應(yīng)損壞的路燈、事故破壞的燈桿、或者發(fā)生故障的信號設(shè)備。這可以助力防止交通擁堵、潛在事故和其他危險情況。

•有預(yù)見性的維護：智能建筑系統(tǒng)通過提供有預(yù)測能力維護系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生確保結(jié)構(gòu)得到正確維護的數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)可以監(jiān)測建筑物、橋梁和歷史古跡中的振動和其他物理情況。

•廢物管理：收集廢物是必不可少的城市服務(wù)，但常常是城市資源被用于收集處理未裝滿的垃圾箱，而其他垃圾箱卻早已裝滿溢出。智能廢物管理系統(tǒng)可以幫助檢測垃圾箱中的垃圾數(shù)量，從而優(yōu)化廢物收集路線，提高效率和成本效益。

•噪音和空氣污染控制：隨著越來越多的人搬到城市，噪音和空氣污染成為了一個更大的挑戰(zhàn)。智能噪聲和空氣污染監(jiān)測可以提供能夠改善公民生活環(huán)境的數(shù)據(jù)，并系統(tǒng)地檢測出與健康問題相關(guān)的因素。

為城市和居民提供可測量利益

實施智慧城市技術(shù)的目標是為了提高公眾的生活質(zhì)量，提升效率，增加對服務(wù)需求的預(yù)防性反應(yīng)，更有效地利用城市資源以及納稅人的稅金。利用有關(guān)城市系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的實時數(shù)據(jù)，城市官員和市民可以更輕松地評估城市項目的效率，并在必要時進行改進。目前，國際標準化組織編制了14類指標，用以測量智慧城市項目成功與否。這其中包括教育、衛(wèi)生、城市財政及其它指標，智慧城市技術(shù)的快速發(fā)展意味著這個名單肯定會在未來幾年中變得更長。以下是智慧城市項目目前如何惠及當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的一些真實例子：

韓國首爾市以更低的成本實現(xiàn)更好的廢物收集：許多大城市每天都會涌出數(shù)百萬通勤者和旅行者，并且必須處理他們在穿過城市時產(chǎn)生的廢物。 在首爾，廢物成為一個重大問題，因為裝滿溢出的公共廢物箱會造成垃圾遺灑問題，這將增加保持城市清潔的成本。 過去，該城市不知道垃圾箱裝滿的速度，或者哪些垃圾箱已經(jīng)裝滿。 隨著智能垃圾箱的安裝，城市能夠跟蹤每個垃圾箱的填充水平，并能夠追蹤廢物收集的效率。 該解決方案的好處是更少的垃圾遺灑和更清潔的公共場所，并將垃圾箱收集清理的頻率降低了66％，從而帶來了83％的費用降低，回收利用率增加46％。

美國內(nèi)華達州卡爾森市的并網(wǎng)太陽能發(fā)電：卡爾森市的城市領(lǐng)導(dǎo)人發(fā)現(xiàn)，太陽能相關(guān)的技術(shù)在出現(xiàn)風(fēng)雪天氣時就能夠引起廣泛的關(guān)注，這些風(fēng)雪是城市氣候的一部分。此外，在傳統(tǒng)電力生產(chǎn)和太陽能設(shè)備之間的有效轉(zhuǎn)換，對于在陰天或夜間保持容量是重要的。該城市轉(zhuǎn)而采用智慧城市技術(shù)來管理這種基礎(chǔ)設(shè)施，包括虛擬化技術(shù)和通過移動計算設(shè)備來獲取預(yù)報。結(jié)果是提高了現(xiàn)場運營者和管理層的效率，其中包括運營人員減少了15％，同時將太陽能發(fā)電量產(chǎn)生的清潔能源提高到近75萬千瓦時。

降低法國里昂市和格勒諾布爾市的能源成本：在部署物聯(lián)網(wǎng)以幫助消費者監(jiān)測其電能使用情況時，他們將擁有可用的工具來幫助減少其能耗，從而節(jié)省資金并有可能減少溫室氣體的排放。相互鄰近城市里昂市和格勒諾布爾市合作開發(fā)了一個可以根據(jù)諸如鍋爐和熱水器等設(shè)備類型來監(jiān)測能耗的平臺，并提供了一個可為消費者帶來的經(jīng)濟回報的單獨系統(tǒng)。結(jié)果是取暖成本降低了16％，從而使消費者更快樂并更有能源意識，帶來了環(huán)境保護效益并能夠推遲建設(shè)昂貴的新能源發(fā)電設(shè)施。正如這些例子所證明的那樣，智慧城市技術(shù)可以對城市及其公民的財政與財務(wù)、城市的宜居性和環(huán)境產(chǎn)生重大影響。

為什么LoRa是智慧城市應(yīng)用的游戲規(guī)則改變者

Semtech的LoRa技術(shù)為智慧城市應(yīng)用帶來了技術(shù)和商業(yè)雙方面優(yōu)勢。

技術(shù)優(yōu)勢

•資產(chǎn)部署成本低，原因如下：

優(yōu)異的室內(nèi)穿透性：以一臺網(wǎng)關(guān)為中心即可構(gòu)建一個星形網(wǎng)絡(luò)，其中的傳感器可在遠達20公里范圍內(nèi)直接與網(wǎng)關(guān)通信。傳感器可以位于室內(nèi)或室外，不需要像網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)解決方案那樣進行復(fù)雜的覆蓋分析。

易于安裝：由電池驅(qū)動的傳感器能夠持續(xù)工作長達20年（視采用的應(yīng)用而定），這意味著傳感器不需要電源接線，因而與諸如GSM、LTE或WiFi等現(xiàn)有的解決方案完全不同。

•安全：內(nèi)置AES-128加密。

•開放標準：LoRaWAN™規(guī)范由LoRa Alliance™支持和維護，允許無縫和便捷的可擴展性。

•定位技術(shù)：LoRa技術(shù)利用了無GPS定位技術(shù)，無需消耗額外的電能。

•連接成本低：LoRa技術(shù)運行在無需許可的ISM頻段，這意味著沒有或非常低的頻譜費用（如果依靠外部服務(wù)提供商，可能會有很低的連接費用）。

商業(yè)利益

•現(xiàn)在立即就可以用于公共的或者私有的部署

•與諸如LTE-M和NB-IoT等新興的、基于蜂窩通信的解決方案相比，部署和運營成本較低。

•開放性網(wǎng)絡(luò)

城市當(dāng)局具有了在多個相互競爭的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商中進行選擇的能力，有助于降低價格。

城市可以部署其自己的本地化市域網(wǎng)絡(luò)，同時可以承載多種應(yīng)用。通過將帶寬出租給城市內(nèi)想要運行自有應(yīng)用的公司，可以最大限度地降低成本。

•充分利用已部署的資產(chǎn)：即使在密集的城市地區(qū)，LoRa技術(shù)強大的信號體制能夠穿透建筑物以實現(xiàn)廣泛的覆蓋，可支持一臺基于LoRa的網(wǎng)關(guān)有能力去覆蓋2公里范圍內(nèi)的多個建筑物。

•不斷擴大的生態(tài)系統(tǒng)：快速擴大的LoRa Alliance™目前包括400多家正在使用LoRaWAN規(guī)范來創(chuàng)建解決方案的公司。 LoRa Alliance™聯(lián)盟包括重要的行業(yè)參與者和許多其他的初創(chuàng)企業(yè)，以及許多網(wǎng)絡(luò)運營商。當(dāng)他們結(jié)合在一起的時候，該生態(tài)系統(tǒng)提供了從通信芯片到網(wǎng)絡(luò)、再到基于服務(wù)器的應(yīng)用平臺等多種產(chǎn)品及服務(wù)來源。為了確?；ネㄐ?，LoRa聯(lián)盟還對傳感器和其他設(shè)備進行認證。

結(jié)論

隨著城市轉(zhuǎn)向效率，智慧城市技術(shù)可以為更智能、更完善的城市服務(wù)提供新的解決方案?？蓴U展和低成本的IoT網(wǎng)絡(luò)是智慧城市計劃的基石，基于LoRa的設(shè)備和LoRaWAN規(guī)范提供了高容量、低功耗的網(wǎng)絡(luò)，它們?yōu)槌晒Φ闹腔鄢鞘薪鉀Q方案打下了基礎(chǔ)。