物联网和 LPWA：互联世界中的完美合作伙伴

二十年前一家自动售货机公司找到了我，他们想要远程监控和记录自动售货机隔间的温度，精确到十分之一度。我知道没有人想要一杯热苏打水，但公司想要记录的数据比解决问题所需的数据更精细。自动售货机只需要传达它是高于还是低于推荐的服务温度 38℉；测量到最接近的十分之一度是矫枉过正的。我们以更小的尺寸对自动售货机的数据进行编码，这为自动售货机公司节省了数据速率方面的费用，同时仍为客户提供了冷饮。

我分享这个故事是为了强调工业、民用和商业物联网 (IoT) 的决策者应该问自己的一个问题：收集和传输更详细的数据是否值得付费？你需要？如果答案是否定的，那么您应该考虑使用低功耗广域 (LPWA) 网络。

更多数据，更多问题

消费者数据需求与工业和民用物联网项目的数据需求之间的差距比以往任何时候都大。蜂窝网络是当前物联网事实上的标准，但它们是为满足智能手机用户的需求而构建的：更快的连接和更多的数据。消费者为快速发送和接收大量数据付出了高昂的代价，不仅是为了数据计划，而且是为了跟上蜂窝不断发展的能力所必需的硬件和电池。虽然搭载为智能手机构建的系统的想法似乎很有吸引力，但跟上蜂窝技术发展的价格对于工业和民用物联网来说没有意义。

将蜂窝网络用于工业或民用物联网应用的第一个问题是使用寿命。为了跟上蜂窝网络的长期演进 (LTE)，组织需要不断升级他们的设备，就像智能​​手机用户必须每三到四年购买一部新手机一样。对于拥有数百、数千甚至数百万台联网设备的城市或组织而言，每三到四年升级一次不仅成本高昂，而且在后勤方面也是一场噩梦。

蜂窝网络给工业和民间组织带来的第二个问题是蜂窝网络的高功率要求。即使是市场上最好的智能手机，在正常使用一天后也需要充电。智能手机电池寿命低的主要原因是通过蜂窝网络发送大量数据所需的电量。对消费者来说幸运的是，他们可以简单地为手机充电，但是工业或民用物联网应用中使用的大多数机器都需要一块电池，而电池却不能独立使用很长时间。

对于许多工业和民用物联网应用来说，蜂窝的数据能力是多余的。通过创建一个单独的网络来传输少量数据，LPWA 解决了蜂窝网络带来的许多寿命和功率问题。

减少数据以降低成本

让我们谈谈工业和城市采用 LPWA 网络的最大动力：降低成本。通过创建一个单独的网络来传输少量数据，LPWA 解决了蜂窝网络带来的许多寿命和功率问题。与蜂窝 LTE 网络不同，LPWA 网络不必演进以满足不断增长的数据需求，因此专为 LPWA 使用而设计的传感器和无线电不会过时。 LPWA 连接的无线电和传感器上的电池的使用寿命也比蜂窝网络中使用的电池长得多，在某些情况下长达 15 年。 LPWA 设备更长的使用寿命和电池寿命显着降低了与更换数百、数千甚至数百万远程设备上的硬件和电池相关的劳动力成本。

LPWA 网络延长电池寿命的代价很小：传输速度变慢。但是与 LPWA 网络相关的延迟仅为几秒到几分钟，具体取决于传输的数据的协议和大小。因此，虽然 LPWA 网络在时间要求不高的应用中表现出色，例如监测农场漏水或城市交通模式，但它们可能不适用于数据可能意味着生死攸关的应用，例如心脏监测器。

就像减少传输时间可以节省电池电量一样，发送更少的数据也是如此。 LPWA 网络旨在传输可以放入几个字节数据的简单信息。这非常适用于传输数据为简单操作条件（如自动售货机示例）或基本指标（如温度、水分含量、体积等）的行业和城市中的 M2M 通信。

为数不多的能够击败 LPWA 价格点的无线技术之一是蓝牙，但蓝牙的范围对于大规模物联网操作来说并不理想。 LPWA 网络可以在开阔的空间中传输长达 5 英里的任何地方，而蓝牙的最大范围约为 100 米。对于跨越城市、田地或工厂的大多数大型民用和工业物联网基础设施，蓝牙的范围是不够的。

低于预算并领先于曲线

任何行业或城市在建立物联网网络时都需要注意预算。我们已经讨论了 LPWA 增加的电池寿命和寿命，但还有其他节省成本的好处需要考虑。 LPWA 网络的无线电成本比蜂窝网络低得多。 LPWA 无线电和调制解调器的价格低于 5 美元，而蜂窝无线电和调制解调器的价格从 15 美元到 25 美元不等。每个模块节省 10 到 20 美元，足以吸引大规模的工业和民用运营进入物联网领域。

LPWA 技术和协议适合行业和城市的需求，无论他们是从零开始使用物联网基础设施还是已经进行了一些监控。从零开始的行业和城市可能会发现 LoRa 联盟系统的开源代码有益。但是，已经在蜂窝网络上设置传感器并希望过渡到 LPWA 网络的城市可能会考虑开发 LPWA 基础设施以与您已有的物联网传感器和设备进行交互的公司；您只需支付许可费即可运行他们的协议。

广域覆盖将成为部署物联网基础设施的城市和行业的必要要求。虽然 LPWA 只是一种物联网网络，但 Machina Research 估计到 2023 年将有超过 30 亿个 LPWA 连接。如果这个估计是正确的，LPWA 将共同成为广域机器对机器 (M2M) 的主要形式连接技术。

可以肯定地说，在从未连接的产品到连接的服务的过程中共同拥抱 IoT 和 LPWA 的行业和城市会发现这两种技术非常适合彼此。