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LPWAN ( Low Power Wide Area Network) Technology Overview
來源：經濟網
物聯網時代的物物相連，將會使百億以上物體連入網路，這對傳統上的兩種通信技術，即近距離無線接入和行動蜂窩網提出了更高的要求。
事實上，目前，用於物聯網發展的通信技術，正在全球範圍內開發，低功耗廣域網通信技術(Low Power Wide Area，簡稱LPWA)中最具發展前景的通信網路技術有 LoRa(超長距低功耗數據傳輸技術，Long Range)、 Sigfox(超窄頻技術 )、NB-IoT(基於蜂窩的窄頻物聯網，Narrow Band Internet of Things)。
LPWA是發展物聯網的最佳選擇
根據市場研究公司Machina Research調研顯示，2015年，全球物聯網連接數量約為60億個，根據這一速度，在2025年前，物聯網連網設備數量將達到270億個，以LPWA技術接入物聯網的設備，將佔據11%比重。
Ericsson Mobility報告顯示，2018年前，物聯網接入設備數量，將超過手機數量，即在280億個入網設備中，將有160億設備是物聯網設備，2015年至2021年，物聯網設備年均增速將達到23%。物聯網領域中，增速最快的將是蜂窩物聯網(Cellular Internet of Things)，接入設備的數量將從2015年的4億個，達到2021年的15億個。
入網物體的行業屬性，及對數據的要求，成為物聯網開發商選擇不同連網解決方案的根據。例如，連接汽車需要較高的數據傳輸速度，用於汽車與道路基礎設施之間的交互，而對於安裝在私人住宅裡的電表，則更適用低功耗、長半徑、無需較高速數據傳輸能力的技術，因為電表每月數據傳輸量均不會超過100KB。
目前，在物聯網領域中，LPWA低功耗廣域網通信技術，幾乎是全球公認的用於「萬物互聯」的較好的技術方案。這一技術可以確保大範圍的覆蓋能力、模組化和較低的功耗，為M2M通信提供了較大的可能。
LoRaWAN的技術特點
LoRaWAN(長距離廣域網或遠端廣域網Long Range wide-area networks)是物聯網領域最受到關注的技術之一。該項技術具有低功耗、低成本和遠距離傳輸特點，可以連接長時間運作，以電池供電工作可超過十年的設備。 網路鋪設所使用的頻譜資源無需許可。與傳統的行動網路不同的是，LoRaWAN屬於混合網路，私人和公共網路均可使用。
由思科、IBM、Sagecom、SemTech等眾多提供商公司成立的LoRa聯盟，正在對LoRaWAN進行研發和標準化工作。LoRa聯盟的主要任務，是在LoRaWAN標準基礎上，為物聯網營運商提供硬體和軟體連接的解決方案。
LoRaWAN網路中，如果信號沒有障礙，一個基站可覆蓋100多公里，在有阻礙的情況下，根據地形和建築密度，一個基站可覆蓋2到15公里。因此，如果要使LoRaWAN網路覆蓋整個荷蘭，只需要500個基站。設備間數據交互速度，可達到300比特秒至100千比特秒，這一速度足以滿足獲取，來自公共資源的數據，包括氣象等資訊。
2015年6月，LoRa聯盟發佈了LoRaWAN 1.0，根據聯盟數據心事，2016年第一季，LoRaWAN網路已經在13個國家啓動，並在60個國家進行了測試。歐洲營運商 Orange公司認為，LoRa要優於所有競爭對手，並將在法國部署1.5萬個基站，對全法國進行覆蓋。
俄羅斯Everynet 公司正在不斷推動LoRaWAN的標準化，LoRaWAN標準的網路已於2016年5月在俄羅斯喀山Innopolis經濟特區開始測試運行。特區政府代表指出，該項測試技術將在未來對整個城市內部進行自動化，包括住宅電表數據、停車位數據、城市照明和道路安全資訊的收集。
預計在2016年，LoRaWAN網路將覆蓋整個俄羅斯，甚至擴大至歐亞經濟聯盟國家(白俄羅斯、哈薩克斯坦、亞美尼亞、吉爾吉斯)。網路提供商公司強調，這項技術的應用單是在照明領域就能節省30%的成本。SenLab羅斯公司在2016年1月宣佈在莫斯科地區，進行LoRaWAN網路的測試，隨著基站的鋪設，該公司也在同時進行著，對LoRaWAN網路中的傳感器本地化的工作，用來減低終端設備成本。
Sigfox的技術特點
Sigfox網路的開發者是一家法國的同名公司，Sigfox公司成立於2009年，Sigfox網路使用的是超窄頻技術(Ultra Narrow Band，UNB)，該技術可提供簡單、可靠和兼具成本效益的設備通信網路，多用於少量資訊數據的傳輸。Sigfox網路在歐洲使用868兆赫頻段，在美國使用902兆赫，Sigfox也擁有非常廣闊的覆蓋面積，可達到50公里，功耗較低。
Sigfox網路用於智慧城市、智慧建築、資產追蹤、遠端監控、控制和計量電能等領域，可為企業創造新的服務和商業模式，創造更多的收入。連接到 Sigfox網路上的設備，可以每周發送140條不超過12字節的資訊，包括協議、設備功耗，以及報警等。Sigfox網路與 LoRa均為網路和電信營運商提供物聯網服務，以及建設自己的 LPWA網路，提供了強大的生態系統。
2016年1月，Sigfox公司宣佈在南極部署物聯網，該公司將幫助比利時研究小組，研究影響氣候變化的進程。學者們獲得了45個長期自動工作模式，電池的應用Sigfox網路的GPS追蹤器，可以用於向基站發射探險隊員坐標位置。
2016年7月，Sigfox公司在整個拉丁美洲啓動Sigfox物聯網，並宣佈將與墨西哥物聯網公司進行合作。計劃在2016年年底，將Sigfox物聯網信號覆蓋墨西哥首都，並在盡短的時間裡，在北美國家鋪設Sigfox網路。截止到2016年8月，全球共計有21個國家(法國、西班牙、葡萄牙、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭以及拉丁美洲國家)鋪設了Sigfox網路，接入Sigfox網路的設備數量超過700萬個，Sigfox公司預計將於2016年底前，將鋪設國家數量擴至30個。
依據現有行動技術開發的物聯網技術
由於當前M2M設備對數據傳輸速度要求不高，因此現有行動網路用於物物相連的成本，還是比較昂貴的。傳感器和設備也因在行動網路和複雜的協議中，過度能量消耗，從而導致M2M設備中電池的快速放電。現有蜂窩行動網路應用於物聯網時，還需要進行網路升級。
目前，經過升級後應用於物聯網的行動網路，包括EC-GSM(又稱 EC-GPRS， EC-GSM-IoT)、 eMTC(又稱LTE-M， LTE Cat.M1)和NB-IoT。這些技術的共同缺點是運行時，需要許可的頻譜，數據傳輸自費，對於對速度要求不高的設備來說相對昂貴，LTE標準下工作的設備價格較高。優點是可以使用現有行動營運商的基礎設施，支持漫遊、多媒體即時設備的數據傳輸速度快。
EC-GSM是一項基於GSM/GPRS/EDGE基礎的技術，可使這一制式下大部分已安裝的基地台，無需更換或升級硬體設備，其優勢在於行動基礎設施已經就緒，大部分情況下只需要更新在網路節點上的軟體，同時，GSM網路遍布全球，擁有最大的覆蓋面。
eMTC是適用於LTE網路的物聯網技術，其數據傳入傳出的速度可達到1兆秒。eMTC在價格、覆蓋、自動運行期限，以及與現有行動基礎設施相容性等指標，更適用於大眾物聯網的應用，eMTC網路可在現有LTE網路基礎上，通過更新軟體的方式進行建設。
NB-IoT窄頻物聯網技術與LTE網路，擁有密切的協調性和相容性。但支持這一技術需要建設新類型的接收器。
NB-IoT可提供許多重要的優勢，包括支持超過10萬個聯接，設備電池壽命可長達10年，在GSM網路中廣域覆蓋，比現有的網路增益20dB，通過相互驗證和增強的加密接口提高安全性，為營運商的物聯網應用提供穩定條件。
總體上，每種3GPP網路都具有明顯的優勢，即行動生態系統具有全球性，IT基礎設施已經準備就緒，許可頻譜的使用，可降低了設備本身的成本等。但目前只有NB-IoT得到了規劃化，EC-GSM和eMTC仍然在等待標準化。
