LPWA 网络技术

低功耗广域 (LPWA) 网络 是无线社区的新宠。但是 LPWA 究竟是什么，不是什么可能令人困惑。在这里，我们研究了一些活跃在该领域的技术和公司。

LPWA 技术的主要驱动力是希望将物联网传感器连接到互联网，而无需蜂窝网络成本（但请保持这种想法）、WiFi 的功耗或部署复杂性，或蓝牙的范围限制。

尽管有些人认为，LPWA 技术并不是真正的“低功耗”，因为它们比其他技术传输更有效。事实上，LPWA 发射器的传输功率是蓝牙的 10 倍或更多。低功耗名称真正来自于允许设备在 99% 以上的时间处于休眠状态的系统架构。当闲置（休眠）电流只有几微安时，电池寿命可能会长达数年。

名称中的“广域”部分可以更准确地描述为“高链路预算”。然而，“低空闲电流，高链路预算”只是不一样。 LPWA 设备的巨大链路裕度通常是链路两端接收灵敏度提高的结果。这是一个非常低的数据速率和创造性处理增益改进的产品。

LPWA 技术的最后一项创新是多路访问。这只是意味着许多设备可以同时访问网关。每种技术的实现方式略有不同。

所以，对于每一项技术，我们将涵盖

• 如何实现高接收灵敏度？
• 什么是多址访问方案？
• 优势是什么？
• 弱点是什么？
• 什么是商业模式？

通过商业模式，我的意思是，每种技术的提供者如何赚钱以及他们如何进入市场。理解这一点很重要，因为有些公司只提供网络，有些公司销售技术，而有些公司两者兼而有之。

SIGFOX

Sigfox，在大约 7 岁的高龄时是 LPWA 领域的祖父。他们是创造市场的先驱。他们是网络提供商（在美国）和其他市场运营商的技术提供商。

过去我们已经介绍了很多 Sigfox 技术，但作为一个概述：

• Sigfox 使用带有 FPGA 信道化器的大型基站来检测数百个潜在信道上的低比特率 DPSK 传输。
• 终端节点在 3 个不同的频率上盲目地发送相同的消息 3 次，以提高接收到消息的机会。
• 下行链路在理论上是可能的，但它非常有限，因为每当基站进行传输时，它都处于关闭状态，从而增加了错过流量的风险。
• 这种简单的技术允许使用大量各种射频收发器，因此客户有多种供应来源。
• 用例必须是物联网中最简单的用例之一，因为每次传输只有 12 字节的有效载荷可用。
• Sigfox 无法进行固件更新或控制应用程序等操作。
• 由于 FCC 的空中时间限制（400 毫秒），Sigfox 在美国的链路预算差了大约 9 dB，当与 900 MHz 频段中的更高水平干扰相结合时，这意味着网络性能在对于 Sigfox 而言，美国的表现不如欧洲。

WAVIOT

• WAVIOT 是一家俄罗斯公司，使用的技术几乎与 Sigfox 相同。
• 一个区别是他们不提供网络，只提供技术。
• 与 Sigfox 不同，任何人都可以购买 WAVIOT 设备来构建解决方案。
• WAVIOT 具有跳频信号，可让其链路预算超过 Sigfox 的 FCC/美国应用
• WAVIOT 基站设备成本高昂，因为实现所有 DPSK 通道需要大型 FPGA。

LoRaWAN

• 与 Link Labs 一样，LoRaWAN 基于 LoRa 物理层技术，但 Link Labs 的 Symphony Link 协议非常不同，并提供了许多 LoRaWAN 没有的高级功能。
• LoRa 在终端节点提供比 Sigfox 更好的接收灵敏度，因此链路预算更加平衡。
• 与 Sigfox 一样，LoRaWAN 是一种异步的 Aloha 风格访问，因此与 Sigfox 一样，LoRaWAN 的下行链路限制相同。
• 在此处详细了解 LoRaWAN 的注意事项。
• LoRaWAN 的商业模式很复杂，因为 LoRa 是由 Semtech 销售的，但该协议是由 LoRa 联盟开发的，并且少数网络运营商也在试行基于 LoRa 的运营商网络。
• 运营商网络和 LoRaWAN 的私有部署相互干扰。

LTE-M1

• 此类 LTE 允许与 LoRaWAN 或 Sigfox 一样节能的设备，但可以具有 LTE 的复杂性和数据速率。在此处阅读有关 LTE-M1 如何改善传统蜂窝网络的功率分布的更多信息。
• 显然，如果您使用 LTE-M，则必须向网络运营商付费。
• 在运营商网络上认证设备的成本可能很高。
• LTE-M1 网络要到 2017 年才会在美国部署。
• LTE-M 的价格将比 Sigfox 提供的价格更具竞争力（我敢打赌）。

NB-IOT

• NB-IOT（又名 LTE-M2）是最近完成的另一项 3GPP 技术。
• 虽然它在技术上不是 LTE 协议的一部分（如 LTE-M1），但它可以部署在掩码的 LTE 资源块或保护频带中。
• 它的设计适合旧的 GSM 200 kHz 频谱块，欧洲和亚洲的许多运营商可能会为物联网设备部署它。
• 在某种程度上，Sigfox 通过向运营商展示物联网设备的良好业务来创建 NB-IOT。
• NB-IOT 比 LTE-M1 晚大约一年，因此网络可能要到 2017 年底或 2018 年才能准备就绪。
• 同样适用于支付网络运营商和设备认证费用的注意事项。

Ingenu

• Ingenu 是重新命名的 Onramp Wireless。他们拥有自己的 2.4GHz DSSS 技术并使用该技术部署网络。
• 例如，它的链路预算很好，但与 LoRa 相比，端点上的 DSSS 调制解调器相当耗电。
• 在某种程度上将它们视为 LTE-M 或 NB-IOT，因为它们“只是”一个 IOT 网络提供商。技术没有网络那么重要。
• 截至撰写本文时，它们仅部署在少数几个城市。
• 看看他们能否在 ATT 和 Verizon 大规模部署 LTE-M 的情况下生存下去会很有趣。

总之，有许多不同的 LPWA 选项。如果您想要现成的技术供您自己使用，请查看 Symphony Link。它是 LTE-M 之外最先进的 LPWA 技术。

想要了解更多，请下载我们关于 LPWA 技术的白皮书：