物联网中的低功率广域LPWA网络技术设计资料总结

　　物联网（IoT）承诺会改变我们的生活和工作方式。这可以帮助我们克服人口爆炸，能源危机，资源枯竭和环境污染等全球面临的挑战。为了实现这一愿景，事物（Things）需要感知他们的环境，在人与人之间分享这些信息，使智能决策能够对整个生态系统产生积极的影响。由于这一承诺，使得业界对物联网的兴趣正在惊人的增加。多项独立研究预测，未来十年，物联网和机对机（M2M：Machine-to-Machine）行业的数量和收入将大幅增长。到 20 20 年，连接的 M2M 设备和消费电子产品的数量将超过使用手机，个人电脑，笔记本电脑和平板电脑的人员数量（参见图 1）。展望未来，到 2024 年，整个物联网产业预计将在不同行业（如设备制造，连接和其他增值服务）产生 4.3 万亿美元的收入。传统和致动技术的最新改进以及新型通信技术的出现都是推动物联网发展的积极因素。

　　低功率广域（LPWA：Low Power Wide Area）网络代表了一种新颖的通信范例，它将补充传统的蜂窝和短距离无线技术，以满足物联网应用的各种需求。 LPWA 技术提供独一无二的功能，包括低功耗和低数据速率设备的广域连接，这种连接是与传统无线技术所提供的连接是不同的。LPWA 的市场预计将是巨大的：总共 300 亿 IoT / M2M 设备中的大约四分之一将使用专有或者蜂窝技术的 LPWA 网络连接到互联网。

　　LPWA 网络是独一无二的，因为它们与物联网领域普遍存在的传统技术（如短距离无线网络，例如 Zig-Bee，蓝牙，Z-Wave，传统无线局域网（WLAN）例如 Wi-Fi，以及蜂窝网络例如全球移动通信系统（GSM），长期演进（LTE）技术等是有所不同的。传统的非蜂窝无线技术不是连接分布在大地理区域的低功率设备的理想选择。这些技术的范围最多限于几百米。因此，这些设备不能随意部署或移动到智能城市，物流和个人健康保健的许多应用都是需要的任何地方中。这些技术的覆盖是范围通过使用多跳网状网络连接的设备和密集部署的网关进行扩展的。因此，大量部署的成本昂贵。另一方面，旧式 WLAN 的特点是机器类型通信（MTC：machine-type communication）的覆盖区域更短，功耗更高。

　　广域覆盖可以由蜂窝网络来提供，这也是广泛采用第二代（2G）和第三代（3G）移动蜂窝技术进行 M2M 通信的原因。然而，一些移动网络运营商（MNOs：mobile network operat ors）宣布的这些技术即将退役（参见图 4），此举将扩大连接低功耗设备的技术差距。一般来说，传统蜂窝技术的能源效率不足以提供十年的电池寿命。蜂窝设备的设计复杂，并且成本高昂，因为它们需要能够处理复杂的波形，针对语音，高速数据服务和文本通信需求进行优化。对于低功率的 MTC（machine-type communication），显然需要剥离复杂性以降低成本。3GPP 正在朝着让蜂窝网络满足这些技术需求的方向努力，我们将在后续的文章中对此进行阐述。