匯總低功耗物聯網LPWAN連接技術淺談

　如果你的 IoT 項目打算使用 LPWAN，但是選擇哪一種呢？當前市面上有多種 LPWAN 技術，本文將對這些技術做一個詳細對比。
　　本文是 LPWAN（低功率廣域網）的物聯網連接技術系列文章的第二篇。第一篇文章是 LPWAN 的簡單概述，包括了低功耗廣域網的定義以及 LPWAN 技術相對于其他物聯網連接技術的優勢。本文我們將更加詳細地介紹 多種LPWAN 在物聯網領域的區別。
　　最終，你將了解到 LPWAN 是否適合你的 IoT 應用程序，如果是，又如何最好地推進你的項目。
　　市面上有多種 LPWAN 技術和標準，我們將重點關注 SigFox、LoRa、RPMA、Symphony Link 和 Weightless，因為這幾項技術的開發和應用最為活躍。一些其他的專有協議棧，如 Dash7 聯盟協議，本文將不會涉及到，因為其關注度不高。
　　接下來我們將分別概述這幾種 LPWAN 技術。在本系列文章的剩余部分中，我們針對每一種技術，深入探索其優缺點，剖析協議棧技術細節。
　　SigFox
　　SigFox 成立于2009年，是一家總部位于法國 Labège 的法國公司。SigFox 在歐洲的推廣非常成功，可以說是 LPWAN 領域中最具吸引力的（或者至少是最具知名度的）。它還擁有一個偉大的供應商生態系統，包括德州儀器、Silicon Labs 和 Axom。
　　SigFox使用專有技術，使用較低的調制速率來實現更長的傳輸范圍?；谶@樣的設計，SigFox 對于只需要發送少量、不常見的突發數據的應用場景來說是一個很好的選擇。
　　SifFox 典型的應用包括停車傳感器、水表或智能垃圾桶。當然，它也有一些缺點。將數據發回傳感器、設備（下行能力）受到嚴重限制，信號干擾可能成為問題。
　　LoRa
　　LoRa 聯盟是一個開放的非營利組織，旨在促進和推廣 LPWAN 技術的生態系統。它在北美、歐洲、非洲和亞洲擁有約400家會員公司，其創始成員包括 IBM、MicroChip、思科、Semtech、Bouygues 電信、Singtel、KPN、Swisscom、Fastnet 和 Belgacom。
　　LoRaWAN 是由 LoRa 聯盟管理的開放標準網絡層協議。然而，它并不是真正的開放，因為實現一個完整的 LoRaWAN 協議棧的底層芯片只能通過 Semtech 公司提供。具體來講，LoRa 是物理層，也就是芯片。而 LoRaWAN 是 MAC 層，即芯片上的軟件，用以實現網絡連接。
　　其功能類似于 SigFox，因為它主要用于多個終端的僅針對上行鏈路的應用（來自傳感器、設備到網關的數據）。它不使用窄帶傳輸，而是使用編碼消息來擴展不同頻率信道和數據速率的信息。這些消息減少了相互沖突和干擾，從而增加了網關的容量。
　　RPMA
　　隨機相位多重訪問（RPMA）是由 Ingenu 開發的專有 LPWAN 技術棧。該公司于2008年成立于加利福尼亞州圣地亞哥，由前高通的工程師組建，最初的名字叫做 On-Ramp Wireless。
　　作為 IEEE 802.15.4k任務組（致力于低功耗設備監控）的創始成員，Ingenu 在開發RPMA 方面付出了巨大的努力，而 SigFox 和 LoRaWAN 集團則專注于加快上市時間。
　　RPMA 的技術架構使其在上行和下行雙向通信上都比其他技術更加出色。它聲稱具有更好的多普勒效應、調度算法和抗干擾性。它工作在全球范圍都可用的2.4 GHz（用于WiFi和藍牙）頻段。這意味著它不會像 SigFox 和 LoRa 那樣針對不同區域的技術架構需要更改和調整。
　　根據其內部研究，RPMA 具有更高的通信距離指標：RPMA 為177，SigFox 和 LoRa 分別為 149和157。這意味著 RPMA 具有更大的覆蓋范圍。
　　Symphony Link
　　Link Labs 是 LoRa Alliance 成員，因此它使用 LoRa 芯片。然而，Link Labs 并沒有使用LoRaWAN，而是在 Semtech 的芯片之上構建了一個名為 Symphony Link 的專有的MAC層（軟件）。
　　Link Labs 成立于2013年，由約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的前成員組建，總部設在馬里蘭州的安納波利斯。
　　與 LoRaWAN 相比，Symphony Link 增加了一些重要的連接功能，包括：保證消息可靠收發、固件空中升級、解除占空比限制、提供中繼功能和動態擴容。
　　Weightless
　　Weightless SIG（特殊興趣小組）成立于2008年，其使命是實現 LPWAN 的標準化。有五個發起成員，包括埃森哲、ARM、M2COMM、歐洲索尼和 Telensa。
　　Weightless 是低于 1GHz 的未授權頻譜中唯一的真正開放的標準。Weightless 有三種版本針對不同的應用場景：
　　Weightless-W：暫未使用（授權 TV 頻段中的未使用的本地頻譜）
　　Weightless-N：由 NWave 技術誕生的未授權頻譜窄帶協議
　　Weightless-P：由 M2COMM 的 Platanus 技術誕生的雙向協議
　　盡管 Weightless-W 具有更低的功耗，Weightless-N 和 Weightless-P 依然更受歡迎一些。
　　Weightless-N/NWave
　　Nwave 在功能方面與 SigFox 非常相似，但它宣稱自己擁有更好的 MAC 層實現。它聲稱使用了先進的解調技術來支持自身網絡與其他無線電技術的共存，并且這種共存不會造成額外的通信干擾。像 SigFox 一樣，它最擅長基于傳感器的網絡通信、溫度采集、水位監控、智能測量以及其他的一些類似應用。
　　Weightless-P
　　該標準在 12.5 kHz 窄帶（大于 SigFox 但小于 LoRa）中使用 FDMA + TDMA 調制。它還具有自適應數據速率，類似于 Symphony Link（200bps到100kbps）。具有很高的靈敏度，傳輸速率為 625 bps時 信號強度為 -134 dBm，同時支持 PSK 和 GMSK 調制。
　　Weightless-P 適用于對于上行數據和下行數據都有重要要求、 業務比較復雜的私有網絡應用場景。針對 Weightless-P 的開發套件已經上市。
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