在本文中，我們將比較IoT連接解決方案的主要LPWAN（低功耗廣域網(wǎng)）技術(shù)。您將廣泛了解哪種LPWAN適合您的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序以及如何最好地向前發(fā)展。

LPWAN技術(shù)

盡管有許多LPWAN技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，但我們將重點(diǎn)關(guān)注SigFox，LoRa，Symphony Link和Weightless，因?yàn)檫@些技術(shù)正在積極開(kāi)發(fā)或部署中。盡管還有其他專有協(xié)議和協(xié)議棧，例如Dash7聯(lián)盟協(xié)議，但它們并沒(méi)有獲得太大的關(guān)注，因此本文不會(huì)對(duì)此進(jìn)行介紹。

LTE-M和窄帶物聯(lián)網(wǎng)（也稱為“ NB-IoT”和“ LTE-M2”）最近成為該領(lǐng)域中的新的重要參與者。隨著5G席卷全球，快速變化的IoT連接格局將迎來(lái)另一重大轉(zhuǎn)變。了解LPWAN如何適應(yīng)該環(huán)境以及如何權(quán)衡不同LPWAN技術(shù)的成本和收益，以便為將來(lái)在連接選項(xiàng)方面的轉(zhuǎn)變做好充分的準(zhǔn)備，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

以下各節(jié)將概述每種LPWAN技術(shù)。在本系列的其余部分中，我們將為每個(gè)選項(xiàng)專門(mén)介紹一個(gè)帖子，深入探討每個(gè)選項(xiàng)的優(yōu)缺點(diǎn)。我們還將對(duì)其底層技術(shù)堆棧進(jìn)行技術(shù)深入分析。

NB-IoT和LTE-M

LTE-M和窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）是LPWAN領(lǐng)域的有希望的補(bǔ)充。LTE-M是3GPP對(duì)LPWAN解決方案的強(qiáng)烈興趣做出的回應(yīng)，該解決方案在保留資源的同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)LTE連接。NB-IoT是挑戰(zhàn)Sigfox和LoRa聯(lián)盟引發(fā)的另一種3GPP架構(gòu)，但是，NB-IoT與LTE-M的不同之處在于它在LTE架構(gòu)之外運(yùn)行。

NB-IoT的一大優(yōu)勢(shì)是其波形更簡(jiǎn)單：該技術(shù)消耗的功率最小。另一個(gè)大優(yōu)勢(shì)是成本。通過(guò)選擇專門(mén)為NB-IoT協(xié)議設(shè)計(jì)的芯片組，其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，從而降低了總體組件成本。最后，NB-IoT在智慧城市應(yīng)用方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。LinkLabs預(yù)測(cè)，與LTE-M相比，NB-IoT可能具有更好的建筑滲透性。另一方面，由于LTE無(wú)處不在，因此在美國(guó)進(jìn)行部署將很困難，而且由于包含LTE-M的芯片通常價(jià)格過(guò)高，因此您必須做出選擇。但通常取決于您的特定用例。NB-IoT可能最適合智能儀表等靜態(tài)資產(chǎn)，而LTE-M在諸如車輛或無(wú)人機(jī)等漫游應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。

LTE-M具有顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，它具有更高的數(shù)據(jù)速率，這對(duì)于數(shù)據(jù)豐富的用例非常重要。與NB-IoT不同，前端相對(duì)簡(jiǎn)單。然而，除了LTE主要是美國(guó)技術(shù)之外，還有其他的局限性需要考慮。首先，我們?nèi)匀挥幸粋€(gè)LTE-M的電力效率的感覺(jué)，也有嚴(yán)厲的許可證問(wèn)題需要考慮。誰(shuí)愿意付錢給高通和InterDigitals這樣的公司來(lái)授權(quán)手機(jī)知識(shí)產(chǎn)權(quán)？

通常，更大的經(jīng)濟(jì)和實(shí)際力量可能會(huì)影響NB-IoT與LTE-M的爭(zhēng)論。美國(guó)的主要服務(wù)提供商可能已經(jīng)在推動(dòng)LTE-M，因?yàn)樗麄円呀?jīng)在LTE技術(shù)上投入了數(shù)十億美元。 相比之下，在以GSM頻譜為標(biāo)準(zhǔn)的世界其他地區(qū)，我們可以期望看到對(duì)（非LTE）NB-IoT協(xié)議的偏愛(ài)。

LoRa

LoRa聯(lián)盟是一個(gè)開(kāi)放的非營(yíng)利性協(xié)會(huì)，旨在為某些LPWAN技術(shù)構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。 它在北美，歐洲，非洲和亞洲擁有約400家成員公司，其創(chuàng)始成員包括IBM，MicroChip，Cisco，Semtech，Bouygues Telecom，Singtel，KPN，Swisscom，F(xiàn)astnet和Belgacom。

LoRaWAN是由LoRa聯(lián)盟管理的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)層。但是，由于只能通過(guò)Semtech獲得實(shí)現(xiàn)完整的LoRaWAN堆棧的基礎(chǔ)芯片，因此它并不是真正開(kāi)放的?；旧?，LoRa是物理層：芯片。 LoRaWAN是MAC層：芯片上安裝的用于聯(lián)網(wǎng)的軟件。

該功能與SigFox相似，主要用于僅上行鏈路的應(yīng)用程序，從傳感器/設(shè)備到網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，具有許多端點(diǎn)。 但是，它不是使用窄帶傳輸，而是使用編碼的數(shù)據(jù)包在不同的頻率信道和數(shù)據(jù)速率上分配信息。這些消息相互沖突和干擾的可能性較小，從而增加了網(wǎng)關(guān)的容量。

SigFox

SigFox成立于2009年，是一家總部位于法國(guó)拉貝格的法國(guó)公司。由于其在歐洲的成功營(yíng)銷活動(dòng)，SigFox在LPWAN領(lǐng)域具有重要的吸引力。它還擁有龐大的供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)，其中包括德州儀器（TI），Silicon Labs和Axom。最近，SigFox已將其大部分精力投入到快速發(fā)展的歐洲市場(chǎng)中。

SigFox使用專有技術(shù)，例如使用慢速調(diào)制率來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的范圍。由于這種設(shè)計(jì)選擇，SigFox對(duì)于系統(tǒng)只需要發(fā)送少量、不頻繁的數(shù)據(jù)突發(fā)的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的選擇。

可能的應(yīng)用包括停車傳感器，水表或智能垃圾桶。但是，它也有一些缺點(diǎn)。將數(shù)據(jù)發(fā)送回傳感器/設(shè)備的能力（下行鏈路能力）受到嚴(yán)格限制，信號(hào)干擾可能成為問(wèn)題。

Symphony Link

Link Labs是LoRa聯(lián)盟的成員，因此使用上面提到的LoRa芯片。但是，Link Labs并未使用LoRaWAN，而是在Semtech的名為Symphony Link的芯片上構(gòu)建了專有的MAC層（軟件）。

Link Labs由約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的前成員于2013年成立，總部位于馬里蘭州安納波利斯。

與LoRaWAN相比，Symphony Link添加了一些重要的連接功能，包括保證的消息接收，無(wú)線固件升級(jí)，消除占空比限制，轉(zhuǎn)發(fā)器功能和動(dòng)態(tài)范圍。

Weightless

Weightless SIG（special interest group，特殊興趣組）成立于2008年，其使命是規(guī)范LPWAN技術(shù)。有五個(gè)“推廣組成員（Promotor Group Members）”，包括埃森哲、ARM、M2COMM、索尼歐洲和Telensa。

Weightless是唯一在低于1 GHz的未許可頻譜中運(yùn)行的真正開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。共有三種不同的Weightless版本，分別用于不同的目的：

Weightless-W：利用空白空間（許可電視頻段中未使用的本地頻譜）

Weightless-N：源自NWave技術(shù)的免執(zhí)照頻譜窄帶協(xié)議

Weightless-P：雙向協(xié)議源自M2COMM的Platanus技術(shù)

Weightless N和P是更受歡迎的選擇，因?yàn)閃eightless-W的電池壽命較短。

Weightless-N/NWave

Nwave在功能上與SigFox非常相似，但擁有更好的MAC層實(shí)現(xiàn)。它聲稱使用高級(jí)解調(diào)技術(shù)以使其網(wǎng)絡(luò)與其他無(wú)線電技術(shù)共存，而不會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲。與SigFox一樣，它最適合基于傳感器的網(wǎng)絡(luò)，溫度讀數(shù)，液位監(jiān)控，智能計(jì)量以及其他此類應(yīng)用。

Weightless-P

該標(biāo)準(zhǔn)在12.5 kHz窄帶中使用FDMA + TDMA調(diào)制（大于SigFox但小于LoRa）。 它還具有自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率，類似于Symphony Link（200 bps至100 kbps）。靈敏度很高，在625 bps時(shí)為-134 dBm，并支持PSK和GMSK調(diào)制。

對(duì)于私有網(wǎng)絡(luò)，更復(fù)雜的用例以及在控制上行鏈路數(shù)據(jù)和下行鏈路數(shù)據(jù)很重要的情況下，Weightless-P是有意義的。Weightless-P的開(kāi)發(fā)套件現(xiàn)在才開(kāi)始投放市場(chǎng)。

上述LPWAN技術(shù)之間存在著重要的細(xì)微差別，隨著NB-IoT和LTE-M協(xié)議的新競(jìng)爭(zhēng)， LPWAN環(huán)境在不斷變化。希望本系列能夠幫助您在為下一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇不同的LPWAN技術(shù)時(shí)做出明智的決策。