LPWA是什么_典型LPWA技術(shù)

LPWA是什么

LPWA–Lowpowerwidearea，低功耗廣域技術(shù)的簡(jiǎn)稱，使用較低功耗實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的無線信號(hào)傳輸。相較于熟悉的低功耗藍(lán)牙（BLE）、Zigbee和Wifi等技術(shù)，LPWA的傳輸距離更遠(yuǎn)，一般在公里級(jí)，其鏈接預(yù)算（linkbudget）可達(dá)160dBm，而BLE和Zigbee等一般在100dBm以下。和傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2G、3G）相比，LPWA的功耗更低，電池供電的設(shè)備使用壽命可達(dá)數(shù)年?；谶@兩個(gè)顯著特點(diǎn)，LPWA可以真正使能物物互聯(lián)，助力和引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）革命。

LPWAN–Lowpowerwideareanetwork，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，即使用LPWA技術(shù)搭建的無線連接網(wǎng)絡(luò)。LPWAN的網(wǎng)絡(luò)連接形式可以多種多樣，典型的拓?fù)淙鐖D1所示，以數(shù)據(jù)上傳（datauplink）為例，無線終端發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，基站或者網(wǎng)關(guān)接收并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)，云平臺(tái)根據(jù)設(shè)備ID將數(shù)據(jù)分發(fā)到對(duì)應(yīng)的客戶服務(wù)器。對(duì)于私有的LPWAN網(wǎng)絡(luò)，云端和客戶服務(wù)器可以是一體的。

典型LPWA技術(shù)

1、Sigfox

Sigfox技術(shù)由同名的法國(guó)Sigfox公司設(shè)計(jì)研發(fā)，成立于2010年，是最早的老牌LPWA玩家，其技術(shù)成熟度最高，截至2019年已經(jīng)在全球60多個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。Sigfox在公共頻段使用100Hz超窄帶頻譜調(diào)制和傳輸數(shù)據(jù)消息，所以在單位頻帶有更高的功率密度，抗干擾能力更強(qiáng)，適合于使用公共頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

Sigfox公司提供完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，包括基站和云端，尋求和依賴當(dāng)?shù)氐暮献骰锇樵谌蜷_展網(wǎng)絡(luò)部署及運(yùn)營(yíng)，Sigfox提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及技術(shù)支持服務(wù)。終端設(shè)備是開放的生態(tài)系統(tǒng)，任何支持Sigfox協(xié)議的射頻模塊或者芯片都可以連接Sigfox的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于終端設(shè)備廠商來說可以有更大的選擇空間，和更優(yōu)惠的價(jià)格選項(xiàng)。依托于強(qiáng)大的全球生態(tài)系統(tǒng)，Sigfox用戶可以得到端到端（終端到云端）的整體解決方案，使其產(chǎn)品能夠快速連接到Sigfox網(wǎng)絡(luò)，并推向市場(chǎng)。

因?yàn)镾igfox網(wǎng)絡(luò)由Sigfox公司為主導(dǎo)進(jìn)行全球部署，這樣能最大程度保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的統(tǒng)一性和穩(wěn)定性，即全球一張網(wǎng)，用戶設(shè)備即可以享受到跨國(guó)的便利性，不需要漫游服務(wù)，又能連接到同等品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)于物流或者跨境運(yùn)行等應(yīng)用來說尤其有吸引力。

2、LoRa

LoRa是美國(guó)Semtech公司的專有技術(shù)，實(shí)際是一種采用擴(kuò)頻方案的無線調(diào)制解調(diào)技術(shù)。Semtech在2012年通過并購(gòu)法國(guó)Cycleo公司獲得LoRa的IP產(chǎn)權(quán)，以此設(shè)計(jì)制造射頻芯片并進(jìn)行市場(chǎng)銷售，是一家純半導(dǎo)體公司，壟斷LoRa芯片的供貨。目前Semtech雖然也進(jìn)行少量LoRa的IP授權(quán)，如國(guó)內(nèi)的阿里，但I(xiàn)P是Semtech專有，沒有授權(quán)任何公司無法設(shè)計(jì)制造LoRa芯片，所以客戶的選擇余地很小。

LoRa使用的也是公共頻段進(jìn)行射頻信號(hào)傳輸，上層協(xié)議及規(guī)范由LoRaWan定義，LoRa聯(lián)盟負(fù)責(zé)發(fā)布和維護(hù)。任何人可以購(gòu)買LoRa芯片或者模塊來設(shè)計(jì)LoRa終端和網(wǎng)關(guān)設(shè)備，也可以設(shè)計(jì)或者購(gòu)買設(shè)備來搭建LoRa網(wǎng)絡(luò)，所以目前多數(shù)的LoRa網(wǎng)絡(luò)都是小區(qū)域和私有的，很少有全國(guó)性的通用物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)間的兼容也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

LoRa通過擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)高靈敏度，從而能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，但是網(wǎng)絡(luò)容量有限，無法高效實(shí)現(xiàn)大批量設(shè)備信息的并行接收和處理，這對(duì)于大面積或全國(guó)性的部署是個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

3、Cellular-IoT

目前主流的Cellular-IoT（C-IoT）技術(shù)是指NB-IoT和LTE-M，他們都基于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行裁剪和優(yōu)化以適用于物聯(lián)網(wǎng)的低成本低功耗應(yīng)用。技術(shù)規(guī)范由3GPP來定義和分布，基于專有的許可頻譜，由傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營(yíng)。

因?yàn)镃-IoT基于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以相比與Sigfox等全新的LPWA定制技術(shù)來說，技術(shù)復(fù)雜度和相應(yīng)成本功耗等都會(huì)更高，類似于3G/4G等，C-IoT終端設(shè)備也需要和基站進(jìn)行連接和附著，協(xié)議握手和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置，而Sigfox終端設(shè)備和基站沒有任何依賴關(guān)系，自主性更高，功耗可控。另外因?yàn)閷?duì)基站的附著，NB-IoT實(shí)際上只適用于設(shè)備位置固定的應(yīng)用場(chǎng)景。

全球角度來說，C-IoT網(wǎng)絡(luò)具有分散性質(zhì)，各個(gè)運(yùn)營(yíng)商只能在屬地國(guó)家或者區(qū)域進(jìn)行部署運(yùn)營(yíng)，不同網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)配置和服務(wù)質(zhì)量各不相同。以NB-IoT網(wǎng)絡(luò)為例，總共支持有十多個(gè)頻帶（Band），不同國(guó)家或者地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)可以使用不用的Band，這對(duì)于終端設(shè)備來說是更高的成本和技術(shù)挑戰(zhàn)。而不同網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量更是無法進(jìn)行統(tǒng)一和保證，網(wǎng)絡(luò)間的切換也需要高額的漫游費(fèi)用，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)甚至不支持漫游。