低功耗广域网(LPWA)全景综述

低功耗广域网(LPWA) 已成为连接物联网设备的领先方案。但术语易生混淆。本文回顾关键LPWA技术及其背后公司。

LPWA旨在将物联网传感器接入互联网，同时规避蜂窝成本、Wi‑Fi功耗、蓝牙范围受限。

LPWA设备发射时功耗比蓝牙高——常十倍——但"低功耗"指其架构让设备超99%时间处于睡眠。待机电流微安级，许多系统单电池可跑数年。

"广域"更精确指高链路预算。LPWAN惊人范围源于两端极高接收灵敏度，由极低数据率与精妙处理增益技术实现。

多址接入方案让海量设备共享同一网关，但每种LPWA技术采用不同方法。

我们从以下维度剖析各技术：

• 如何实现高接收灵敏度。
• 多址接入方案。
• 核心优势。
• 核心劣势。
• 商业模式。

理解商业模式至关重要——有公司提供网络、有卖技术、有两者兼营。

Sigfox

Sigfox深耕近十年，开创LPWA市场。美国作为网络运营商运营，其他地区向运营商供技术。

• 基站用基于FPGA的信道分离器检测数百潜在信道上的低比特率DPSK传输。
• 终端节点在三个不同频率重复发送同一12字节消息三次，提高成功接收概率。
• 下行理论可行，但受限：基站发射时必须离线，增加错失流量风险。
• 协议简洁允许多种RF收发器，给客户多供应选择。
• 用例限于极简物联网载荷，因每次传输仅12字节。
• 固件升级或控制应用在Sigfox上不可行。
• 美国FCC空中时长限制(400 ms)使Sigfox链路预算比欧洲低约9 dB，900 MHz频段更高干扰进一步降性能。

WAVIOT

• 俄罗斯公司WAVIOT提供与Sigfox近乎相同技术，但不提供网络服务。
• 区别于Sigfox，任意客户可购买WAVIOT硬件自建私有方案。
• 技术用跳频信号，使其FCC合规美应用链路预算高于Sigfox。
• 基站设备昂贵，因需大型FPGA实现所有DPSK信道。

LoRaWAN

• LoRaWAN构建于LoRa物理层，竞品如Link Labs Symphony Link实现不同协议并具高级特性。
• LoRa终端节点接收灵敏度更优，链路预算比Sigfox更平衡。
• 同Sigfox一样，LoRaWAN采用异步Aloha式接入，下行约束相似。
• 深度洞察请阅LoRaWAN考量指南。
• 商业模式复杂：Semtech卖LoRa PHY，LoRa联盟定协议，多运营商测试载波级网络。
• 运营商与私有LoRaWAN部署可能相互干扰。

LTE‑M1

• LTE‑M兼具LoRaWAN/Sigfox功耗效率与LTE级速率特性集。详阅LTE‑M功耗指南。
• 使用LTE‑M需订阅蜂窝运营商。
• 设备在运营商网络认证成本高。
• LTE‑M1网络计划2017年美部署。
• 定价预期与Sigfox竞争。

NB‑IoT

• NB‑IoT(亦称LTE‑M2)为近期定稿3GPP技术，区别于LTE‑M1但可部署于LTE频谱或保护带内。
• 设计适配传统GSM 200 kHz块，多欧亚运营商拟部署用于物联网。
• Sigfox市场验证助运营商看到NB‑IoT商业潜力。
• NB‑IoT落后LTE‑M1约一年；网络预期2017末或2018年现身。
• 同LTE‑M1，用NB‑IoT需付费运营商并获设备认证。

Ingenu

• Ingenu(原Onramp Wireless)运营自有2.4 GHz DSSS网络。
• 链路预算强，但DSSS终端调制解调器功耗高于LoRa基方案。
• Ingenu定位物联网网络提供商而非纯技术厂商，类似LTE‑M或NB‑IoT。
• 目前网络仅部署于少数城市。
• 看其如何应对AT&T、Verizon等大运营商LTE‑M大规模推广将很有看点。

综上，LPWA格局提供多元选择。寻找现成技术，可考虑Symphony Link，其在LTE‑M之外仍为最先进LPWA方案。

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