什么是LPWAN？
物联网（Internet of Things，IoT）是指由全球数十亿个设备衔接到Internet所组成的一个网络。常见的物联网设备包含穿戴式设备和智能家居设备等。这类运用基本上是以牺牲部分隐私为代价，来取得某些便利。在工业范畴，物联网的优势极为显著，不仅可提升出产力、下降本钱、削减能源耗费，同时还可让机器读取海量数据，并据此执移动作。凭借剖析一切物联网设备所发生的数据，您可增进工作效率，或是为客户供给更优质的服务。因为您可以更深化地了解客户，因而可供给新型态服务并扩大服务规模。
不过，当今大多数无线技能仍无法因应物联网的要求，尤其是在掩盖规模或电池运用寿数方面。
为了满足物联网要求，您有必要在数据速率、功耗和掩盖规模之间加以取舍。如欲完结低功耗，则须被迫牺牲数据速率。
ZigBee、BT LE和NFC能以中等数据速率和低功耗，供给短距的掩盖规模。
LPWAN是一项可同时满足掩盖规模和电池运用寿数需求的技能。它能以极小的功耗供给最长间隔的掩盖规模，而且数据速率仅略微下滑。
许多智慧城市和智能公用事业运用，例如智能路灯、湿度传感器、智能计量和智能停车等，对数据速率的要求不高，但却需求十分宽广的掩盖规模。这便是LPWAN可以派上用场的当地。
LPWAN技能：事例研讨
让我们想想看，如安在无线智能计量运用中，运用LPWAN来提高工作效率。
一家公用事业企业担任为一个小城镇的一切家庭供水。该公司有必要派人挨家挨户抄水表，整个过程全都是靠人工完结，耗费了许多时刻在路上往返。假如该公司可以在每一户家庭中安装水表，然后透过无线方法追寻用水状况，并将数据发送到云端，如此不但可节省许多的工时，而且还可以有用下降本钱，让公司能专注于其他范畴。此外，这家公用事业公司可以更充沛把握客户的用水模式，并根据相关数据优化供水能力，保证在尖峰时段家家户户都能取得充足的供水。
为了以无线方法追寻用水状况，该公司有必要在水表中加装一个很小的硬件设备，即物联网客户端或代理设备。这个硬件可读取水表数据，并将读数定时发送到云端。在此状况下，数据速率和推迟并不重要，最要害的要素是掩盖规模和电池运用寿数。因为某些水表安装在悠远的方位、地下室或难以抵达的当地，无线技能有必要支撑广泛的掩盖区域，并供给深化的室内掩盖率。水表中的电池预计可接连运用10年以上。
此时，这些服务供货商面临的挑战是：
1.将一切安装于悠远方位的水表透过无线技能衔接到云端
2.保证这些水表中的电池运用寿数长达10年以上
为了战胜这些挑战，该公司可以选用LPWAN技能。这些技能可大致分为授权许可技能和非授权许可技能，每一项技能都有其优缺点。
LPWAN技能比较
因为蜂巢式网络本钱很高，用电量也很大，并需运用贵重的硬件和服务，所以许多网络供货商便转而运用非授权的频谱（例如LoRa、SIGFOX和Telensa）来开发其无线网络。这些供货商首要针对要害根底设施和农业等运用，开发自己的低本钱基地台。他们从小掩盖规模开始，逐渐将根底设施的掩盖规模扩充到全国或全区，最终再透过蜂巢式回程链路衔接到云端。
另一方面，3GPP NB-IoT或LTE Cat-M1等需求授权的LPWAN技能，支撑对现有蜂巢式根底设施进行软件更新，例如升级现有的LTE和GSM基地台。凭借重复利用现有的3G或4G频谱，他们可迅速地完结国内和世界的掩盖与布置。这些技能可为需求依靠宽广掩盖规模的运用供给支撑，例如车辆追寻、宠物追寻和物流。为因应技能演进的需求，他们持续制订更强大的规范，以便将服务扩充到其他范畴，例如移动通讯、周游、安保和身份验证。
授权和非授权LPWAN技能有一些一起点：链路预算都很高、电池运用寿数很长。两者首要的不同在于，环绕这些技能的生态系统不同。
SIGFOX是一个由多家芯片商组成的生态系统，其产品运用次GHz频谱波段，由Sigfox公司担任办理协议和认证。该公司供给十分小的封包（12字节）和十分低的设备本钱，是最早的LPWAN厂商之一。
LoRa是一项专属技能，其芯片由Semtech供给。LoRaWAN是以LoRa联盟开发和认证的LoRa技能为根底所建立的协议。LoRaWAN首要是一个媒体访问控制（MAC）层协议，为运用供给极高的灵活性，但也给开发完好解决方案的工程师带来了一大挑战。
窄频物联网（NB-IoT）、LTE Cat-M1和EC-GPRS都是蜂巢式物联网规范，它们选用多家厂商芯片或设备的多厂商生态系统。和其它蜂巢式格局一样，其认证由GCF/PTCRB办理。您只需将现有的蜂巢式根底设施所运用的软件升级，便可支撑这些新技能。尽管它们比非授权的技能晚几年面世，但发布之后便广为国内和世界企业选用，以支撑需求大掩盖规模的运用，例如车辆追寻、物流和财物追寻。
LTE Cat-M1根据3GPP发布的LTE技能修订而来，是现有技能的简化版别。它运用更简单、更廉价的芯片组，并可供给比其他LPWAN技能更快的数据速率。LTE Cat-M1还可凭借对现有LTE根底设施进行软件更新来取得支撑。Cat-M1开始布置于美国。
NB-IoT是3GPP发布的一项全新技能，可凭借对LTE或现有RAN根底设施进行软件更新来取得支撑。相较于其他技能，其优点是设备本钱相对较低、链路预算良好。NB-IoT开始首要布置于亚洲或欧洲。
EC-GPRS是GPRS的改进版别，可凭借对现有GSM根底设施进行软件更新来取得支撑。透过信号中继或从头传输，它可完结比GPRS更好的链路预算。
其他LPWAN格局还包含Telensa、Ingenu和Weightless。Telensa是单一厂商设备，其中运用了多家厂商的芯片，而且在次GHz的频段内运作。这家垂直整合制造商首要致力于智慧路灯照明事务，并开始进入停车传感器范畴。Telensa已被广泛布置于英国、美国和亚洲的路灯照明运用上。Ingenu以其专有的RPMA技能为根底，并在非授权的2.4 GHz频段运作。Weightless具有三种不同的无线规划，并由Weightless Special Interest Group（SIG）进行办理。
LPWAN的要求和挑战
LPWAN技能形形色色，各不相同，但是为了满足物联网运用的要求，它们都有一些一起的特性。
可靠性：供给10年或更长的运作时刻，无需人力介入，可在物联网服务中断后自行康复运作
高密度：支撑许多衔接设备
低本钱：模块单价不到5美元
出色的电池续航力：寿数长达10年以上，通常一天可发送几则讯息，每则包含数十个字节，以便延伸电池续航力
最大掩盖规模：可掩盖难以抵达或地处偏远的区域
对于物联网设备供货商来说，要想满足这些要求是一大挑战。
可靠性：为保证可靠性，设备厂商有必要在实验室或出产在线重建不同的实践运作情境，并以高度的可重复性进行测验。他们还需测验一些不利的情境，例如物联网服务器停机并呈现衔接故障，保证设备可以自行康复运作，而且不会耗费过多电量。
最大的掩盖规模：为保证最大掩盖规模，制造商需模拟不同的射频环境，包含悠远方位、地下室、荫蔽场所、混凝土建筑物及工业环境等，这些环境中的射频条件差异很大。设备制造商需履行发射器和接收器特性剖析，以了解物联网设备在这些不同射频条件下的效能。
更长的电池续航力：为了延伸电池续航力，制造商需剖析物联网设备在运作、闲置、待机和休眠模式下的电流耗费状况。设备制造商还需从头建立各种运作条件，例如远程软件更新、极限掩盖条件下的重复传输，以及设备无法衔接到服务器等条件，以充沛把握每一种情境中，别离需求耗费多大电流。
低组件本钱：为了有用下降组件本钱，许多制造商运用低本钱组件并简化硬件规划。这些组件的效能有必要经过精细的特性剖析，以保证其可靠性不受影响。审慎挑选正确的测验设备，能有助于下降组件本钱。一套完好的解决方案可包括从规划、制造到相符性测验的整个产品开发周期，以协助客户大幅下降测验设备的资本开销。
支撑广泛的格局：许多制造商的产品选用不同的LPWAN技能，以满足不同运用和国家的要求。因而，他们需求支撑最多LPWAN技能的测验解决方案。
检验或认证测验：运用蜂巢式技能的组件，例如NB-IoT模块和Cat-M1模块，有必要经过GCF和PTCRB等认证和办理测验。您有必要对这些组件履行多种运用事例测验，保证其契合相关规范。
