LPWA是什么_典型LPWA技术

LPWA是什么

LPWA–Lowpowerwidearea，低功耗广域技术的简称，使用较低功耗实现远距离的无线信号传输。相较于熟悉的低功耗蓝牙（BLE）、Zigbee和Wifi等技术，LPWA的传输距离更远，一般在公里级，其链接预算（linkbudget）可达160dBm，而BLE和Zigbee等一般在100dBm以下。和传统的蜂窝网络技术（2G、3G）相比，LPWA的功耗更低，电池供电的设备使用寿命可达数年。基于这两个显著特点，LPWA可以真正使能物物互联，助力和引领物联网（IoT）革命。

LPWAN–Lowpowerwideareanetwork，低功耗广域网络，即使用LPWA技术搭建的无线连接网络。LPWAN的网络连接形式可以多种多样，典型的拓扑如图1所示，以数据上传（datauplink）为例，无线终端发送数据信号，基站或者网关接收并将数据传输到云平台，云平台根据设备ID将数据分发到对应的客户服务器。对于私有的LPWAN网络，云端和客户服务器可以是一体的。

典型LPWA技术

1、Sigfox

Sigfox技术由同名的法国Sigfox公司设计研发，成立于2010年，是最早的老牌LPWA玩家，其技术成熟度最高，截至2019年已经在全球60多个国家实现商业化运营。Sigfox在公共频段使用100Hz超窄带频谱调制和传输数据消息，所以在单位频带有更高的功率密度，抗干扰能力更强，适合于使用公共频段进行数据传输。

Sigfox公司提供完整的网络解决方案，包括基站和云端，寻求和依赖当地的合作伙伴在全球开展网络部署及运营，Sigfox提供网络设备及技术支持服务。终端设备是开放的生态系统，任何支持Sigfox协议的射频模块或者芯片都可以连接Sigfox的网络，对于终端设备厂商来说可以有更大的选择空间，和更优惠的价格选项。依托于强大的全球生态系统，Sigfox用户可以得到端到端（终端到云端）的整体解决方案，使其产品能够快速连接到Sigfox网络，并推向市场。

因为Sigfox网络由Sigfox公司为主导进行全球部署，这样能最大程度保证网络服务质量的统一性和稳定性，即全球一张网，用户设备即可以享受到跨国的便利性，不需要漫游服务，又能连接到同等品质的网络，这对于物流或者跨境运行等应用来说尤其有吸引力。

2、LoRa

LoRa是美国Semtech公司的专有技术，实际是一种采用扩频方案的无线调制解调技术。Semtech在2012年通过并购法国Cycleo公司获得LoRa的IP产权，以此设计制造射频芯片并进行市场销售，是一家纯半导体公司，垄断LoRa芯片的供货。目前Semtech虽然也进行少量LoRa的IP授权，如国内的阿里，但IP是Semtech专有，没有授权任何公司无法设计制造LoRa芯片，所以客户的选择余地很小。

LoRa使用的也是公共频段进行射频信号传输，上层协议及规范由LoRaWan定义，LoRa联盟负责发布和维护。任何人可以购买LoRa芯片或者模块来设计LoRa终端和网关设备，也可以设计或者购买设备来搭建LoRa网络，所以目前多数的LoRa网络都是小区域和私有的，很少有全国性的通用物联网络，而设备和网络间的兼容也是一个很大的挑战。

LoRa通过扩频技术实现高灵敏度，从而能够进行远距离传输，但是网络容量有限，无法高效实现大批量设备信息的并行接收和处理，这对于大面积或全国性的部署是个巨大挑战。

3、Cellular-IoT

目前主流的Cellular-IoT（C-IoT）技术是指NB-IoT和LTE-M，他们都基于传统的蜂窝网络技术，进行裁剪和优化以适用于物联网的低成本低功耗应用。技术规范由3GPP来定义和分布，基于专有的许可频谱，由传统电信运营商进行网络部署和运营。

因为C-IoT基于传统蜂窝网络技术，所以相比与Sigfox等全新的LPWA定制技术来说，技术复杂度和相应成本功耗等都会更高，类似于3G/4G等，C-IoT终端设备也需要和基站进行连接和附着，协议握手和网络参数配置，而Sigfox终端设备和基站没有任何依赖关系，自主性更高，功耗可控。另外因为对基站的附着，NB-IoT实际上只适用于设备位置固定的应用场景。

全球角度来说，C-IoT网络具有分散性质，各个运营商只能在属地国家或者区域进行部署运营，不同网络的参数配置和服务质量各不相同。以NB-IoT网络为例，总共支持有十多个频带（Band），不同国家或者地区的网络可以使用不用的Band，这对于终端设备来说是更高的成本和技术挑战。而不同网络的服务质量更是无法进行统一和保证，网络间的切换也需要高额的漫游费用，NB-IoT网络甚至不支持漫游。