物聯網低功耗廣域網絡（LPWAN）技術全面詳解

　　物聯網希望通過通信技術將人與物，物與物進行連接。在智能家居、工業數據采集等局域網通信場景一般采用短距離通信技術，但對于廣范圍、遠距離的連接則需要遠距離通信技術。LPWAN技術正式為滿足物聯網需求應運而生的遠距離無線通信技術。

　　提到遠距離無線通信，你可能會有疑問不是有移動蜂窩通信技術嗎？的確，目前全球電信運營商已經構建了覆蓋全球的移動蜂窩網絡，然而2G、3G、4G等蜂窩網絡雖然覆蓋距離廣，但基于移動蜂窩通信技術的物聯網設備有功耗大、成本高等劣勢。當初設計移動蜂窩通信技術主要是用于人與人的通信。根據權威的分析報告，當前全球真正承載在移動蜂窩網絡上的物與物的連接僅占連接總數的6%。如此低的比重，主要原因在于當前移動蜂窩網絡的承載能力不足以支撐物與物的連接。想要了解蜂窩通信技術與物聯網，請查看《從技術角度看移動通信技術發展與物聯網》

　　LPWAN（Low Power Wide Area Network），低功耗廣域網絡，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。

　　LPWA可分為兩類：一類是工作于未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術；另一類是工作于授權頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

　　接下來電子發燒友小編為你帶來LPWA的兩類技術詳解：

　　LoRa

　　LoRa并不是一個陌生的技術，它目前應用最為廣泛的LPWAN網絡技術之一，這一協議源于SemTech公司，該公司計劃將逐步授權其他源文件。

　　LoRa無線技術的主要特點：

　　長距離：1 ~ 20 km

　　節點數：萬級，甚至百萬級

　　電池壽命：3~10年

　　數據速率0.3~50kbps

　　LoRa作為一種無線技術，基于Sub-GHz的頻段使其更易以較低功耗遠距離通信，可以使用電池供電或者其他能量收集的方式供電。較低的數據速率也延長了電池壽命和增加了網絡的容量。LoRa信號對建筑的穿透力也很強。LoRa的這些技術特點更適合于低成本大規模的物聯網部署。

　　在城市里，一般無線距離范圍在1~2公里，郊區或空曠地區，無線距離會更遠些。網絡部署拓撲布局可以根據具體應用和和場景設計部署方案。LoRa適合于通信頻次低，數據量不大應用。一個網關可以連接多少個節點或終端設備，按照Semtech官方的解釋：一個SX1301有8個通道，使用LoRaWAN協議每天可以接受約150萬包數據。如果你的應用每小時發送一個包，那么一個SX1301網關可以處理大約62500個終端設備。

　　LoRa應用

　　從目前的LoRa應用情況來看，主要有數據透傳和LoRaWAN協議應用。目前還是用LoRa作為數據透傳的多，由于網關技術和開發的門檻比較高，使用LoRaWAN協議組網的應用還是比較少。

　　從LoRa網絡應用方面看，有大網和小網之分。小網是指用戶自設節點、網關和服務器，自成一個系統網絡；大網就是大范圍基礎性的網絡部署，就像中國移動的通信網絡一樣。從LoRa行業從業者來看，有不少電信運營商也參與其中。隨著LoRa設備和網絡的增多，相互之間的頻譜干擾是存在的，這就對通信頻譜的分配和管理提出了要求，需要一個統一協調管理的機制，一個大網的管理。

　　LoRa應用需要考慮的幾個問題：

　　距離或范圍

　　供電或功耗

　　節點數

　　應用場景

　　成本

　　相對于其他無線技術（如Sigfox、NB-IOT等），LoRa產業鏈較為成熟、商業化應用較早。此前，Microchip公司宣布推出支持LoRa的通信模組，法國Bouygues電信運營商宣布將建設一張新的LoRa網絡。Semtech也與一些半導體公司（如ST，Microchip等）合作提供芯片級解決方案，有利于客戶獲得LoRa產品并采用LoRa無線技術并實現物聯網應用。

　　另外，LoRa聯盟已于今年年初成立，是LPWAN領域第一個產業聯盟，旨在通過構建生態系統的方式推動LoRa的普及。

　　SigFox

　　SigFox也是商用化速度較快的一個LPWAN網絡技術，它采用超窄帶技術，使得網絡設備消耗50微瓦的功率為雙向單向通信或100微瓦。相比較而言，移動電話通信則需要約5000微瓦。這就意味著，接入Sigfox網絡的設備每條消息最大的長度大約為12字節，并且每天每個設備所能發送的消息不能超過140條。再說說覆蓋范圍，該公司希望他們的網絡可以覆蓋至1000公里并且每個基站能夠處理一百萬個對象。

　　這一協議由SigFox公司擁有，其創始人是法國企業家Ludovic Le Moan，主要打造低攻耗、低成本的無線物聯網專用網絡。

　　Sigfox今年建網動作

　　2016年2月，SigFox開始在捷克建網，該項目稱為SimpleCell。經過一個半月的部署，其網絡覆蓋的城市和直轄市已經超過3300個，超過了原計劃要覆蓋6245個地點的一半。在與T-Mobile合作下，如今已經建成了60多個的SimpleCell基站，并計劃在今年5月份完成對所有地區的部署。

　　2016年4月，SigFox攜手Thinxtra在澳大利亞和新西蘭部署物聯網網絡，從而為成千上萬待聯網的傳感器提供全球性、效益高、節能的通信解決方案。通過本次合作SigFox也將部署全球網絡的觸角伸到了到亞太地區，為該公司在亞太地區部署自己的網絡樹立了一塊里程碑，標志著該公司2016年在30多個國家推出服務跨出了重要的一步。

　　Sigfox與模塊制造商、設備制造商、芯片制造商、物聯網平臺提供商等產業鏈上的眾多企業都建立了合作關系，如：

　　與芯科實驗室的合作，將該實驗室的EZRadioPRO無線收發器和UNB技術相結合；

　　與Atmel在遠程物聯網連接領域也開展了合作，通過了SIGFOXReadyTM認證的ATA8520器件，是首款通過該認證的片上系統（SoC）解決方案；

　　攜手TI共同打造高成本效益、遠程、低功耗物聯網連接，讓TI的CC1120 Sub-1GHz RF收發器在搭配UNB技術后提供最遠范圍的連通性及強大的抗干擾性；

　　同基礎設施提供商Arqiva合作啟用了第一個站點。