低功耗广域网 (低功耗广域网) 技术使用无线电信通过广域网传输数据. 该技术专门设计用于以低比特率传输远程通信. 这两个特性将 LPWAN 技术与其他无线广域网技术区分开来，后者在连接到用户时使用更多功率并携带更多数据. LPWAN 的数据速率范围从 0.4 Kbit/s 至 40 Kbit/s 每频率.
除了用于创建私有无线传感器网络的 LPWAN, 它们也可以用作第三方基础设施，允许传感器用户在现场设置它们，而不必投入 LPWAN 网关技术.
在 MOKOLoRa, 我们是技术不可知论者. 我们将全面考虑您的 LPWAN 与 LoRaWAN IoT 项目，并为您的具体应用推荐最合适的技术.
LPWAN 技术的一些竞争标准和销售商是:
• DASH7 – is a bi-directional firmware standard with a low latency that works over several LPWAN radio technologies such as LoRa.
• Chirp spread spectrum (CSS)
• Sigfox – It is based on the UNB技术
• LoRa – It is a patented LPWAN technology that applies the chirp spread spectrum radio modulation.
• MIoTy – It is an LPWAN standard that implements telegram splitting technology.
• Weightless – It is an open standard that applies the LPWAN narrowband technology.
超窄带
超窄带 (联合国总部) 是不同公司用于 LPWAN 技术的调制技术，例如;
• Sigfox – It is based on UNB technology.
• Weightless – It is a Weightless SIG set of communication standards.
• NB-Fi Protocol – WAVIoT Company developed it.
其他
• DASH7 – It is a mode to development framework that uses wireless networks with low power. 该平台运行在多种无线电标准上，例如 LoRa, LTE, 802.15.4G, 还有很多.
• LTE Advanced – It is an advancement of LTE infrastructures designed by the 3GPP for connected things
• MySensors – It is a do-it-yourself home automation framework that supports various radios such as LoRa.
• NarrowBand IoT (窄带物联网) – It is a 3GPP LPWAN standardization effort applied in cellular networks
• Random phase multiple access (RPMA) – is an LPWAN standard used in GE’s AMI metering. 它基于蜂窝电话的 CDMA 技术变体, 虽然它应用了未经许可的 2.4GHz 频谱.
• Byron – It is from the Taggle Systems in Australia.
• Wi-SUN – This platform is based on IEEE 802.15.4g.
1. Long-range – In rural areas, LPWAN 技术在城市环境中的半径超过十公里和不到一公里的范围内积极工作. 它可以在以前不可行的室内和地下环境中实现数据的操作通信.
2. Low power – LPWAN is optimized to consume low power. 它的收发器使用小, 可以持续使用的廉价电池 20 年.
3. 低成本: 由于 LPWAN 的工作范围较低, 与星型拓扑相结合时，它最大限度地减少了基础设施要求. 它降低了网络成本，因为它也是免许可的, 或许可频段降低网络成本.
4. Few access points – LPWAN needs fewer access points like base stations and gateways to cover vast regions like big cities or countries.
5. Enhanced propagation and penetration – The LPWAN technologies typically operate in an unlicensed spectrum under the Sub-GHz ISM频段. 该频段在狭窄区域具有增强的传播特性和更好的覆盖, 允许穿透建筑物和墙壁.
每个 LPWAN 物联网应用都有明确的必要性. 始终考虑以下因素来证明您为 IoT 项目选择了合适的 LPWAN 技术.
一种) Service quality – The key guarantee to an exceptional QoS and industrial-grade reliability is the high data reception rate. 这是通过在免许可频谱上工作的 LPWAN 技术的抗干扰性来实现的.
乙) Scalability – It is essential to have an extensive network capacity to expand future networks and an incredible number of end devices. 需要注意的一个主要指标是特定基站可以控制的设备数量和日常消息.
C) Battery life – Consumption of low-power considerably minimizes the total ownership cost, 它还有助于在远程传感器网络中实现可持续的业务目标.
d) Mobility – It is essential to have end nodes that transmit data at high speeds, 支持主要的物联网应用，如车队远程信息处理和工人的安全.
电子) Security – Ensure that your LPWAN technologies has multi-layer encryption with robust authentication and identification systems that safely integrate and transmit data.
F) Public vs private network – Private LPWA systems are more flexible network coverage and design, 而公共 LPWA 系统经常引发数据隐私问题.
G) Propriety vs standard – Standard solutions are better as they ensure long-term interoperability and reliability with other IIoT network components while at the same time evading the problems of vendor lock-in.
强大的 LPWAN 和物联网网络的主要支柱之一是标准化. 它提供了由标准开发组织（例如 3GPP）认证的苛刻但清晰的技术框架, 搜索, 国际工作组, IEEE, 还有很多. 标准化技术提供不同的好处，例如提高质量和可靠性, 长期互操作性, 发明弹性, 和通用的可扩展性.
LPWAN 领域有两种技术在标准化工作中蓬勃发展.
• Telegram Splitting technology – This technology is for the Low Throughput Networks and is centred on the ETSI standard.
• Cellular LPWAN – This technology is based on the 3没关系 标准.
其他支持标准增长的产业联盟已经围绕专有 LPWAN 解决方案建立. 尽管如此, 这些斗争并没有批准该技术的可持续性，也不能像在 洛拉联盟.
获得许可的 LPWAN 应用获得许可并在不受限制的网络上工作的无线电频谱. 它同时支持 3GPP 和 GSM 标准. 这些标准改进了 LPWAN 设备从一个网络漫游到另一个网络的方式，因为它促进了网络移动性. 而且, 使用许可的 LPWAN 为连接的设备提供更高级别的连接异常. 这提高了其可靠性和安全性. 某些类型的许可 LPWAN 是窄带物联网 (窄带物联网) 和 LTE-M.
另一方面, 未经许可的 LPWAN 应用未经许可的无线电频谱. 每个人都可以使用，没有排他性. Unlicensed LPWAN isn’t built to handle continuous movements at high speeds. 反而, 适用于需要无牌LPWA网络用于该地区链接设备单驱动的地区以及公共LPWA系统不可用的地区等应用. 未经许可的 LPWAN 的一个例子是 LoRaWAN.
目前, LPWAN市场仍处于起步阶段. 其特点是高度网络化，技术解体离全球技术还很遥远. 尽管如此, 市场分析师建议，这将迅速合并一些重要技术. 在 2017, 这 LoRa技术 是部署公共和专用网络的全球市场领导者.
然而, LoRa 预计到年底将成为增长最快的技术 2022. 市场分析师预计 LoRa 将在连接设备数量上超过 NB-IoT; 因此, 它可能会成为领先的 LPWAN 技术. 另一方面, LoRa 仍将是私有网络的领先供应商. 两个都 LoRa 和 NB-IoT 代表周围 70 % 当前市场上的公共和专用网络. 此外, LoRa 预计将其市场份额提高到大约 85% 年底 2027.
尽管 LPWAN 技术在其应用中具有显着的优势, 它也有一些限制. 这些限制包括;
一种) LPWAN transmits much less data than other technologies – The data rates of LPWAN technologies mostly range from 100bps to 10s of Kbps. 这些低速率使该技术不适合中等强大的应用程序. 在传感器之间以低延迟连续传输大量数据的设备需要更高容量的网络才能充分发挥作用.
乙) Interference and errors – As most LPWAN protocols are conveyed over unlicensed LPWAN frequency bands, 他们在交换数据时可能会遇到错误和干扰. 例如, 当 RFID 阅读器共存于其环境中时，零售环境有时会受到干扰.
C) Underdeveloped coverage – LPWAN coverage is comparatively underdeveloped compared to the other technologies. 大多数移动运营商已经开发了广泛的网络，可以轻松支持物联网. 全面支持LPWAN物联网应用, 蜂窝提供商需要克服复杂的前期障碍. 而且, 蜂窝运营商有严格的基础设施指导原则, 相对昂贵的, while LPWAN operators aren’t subject to synchronized tower properties.
LPWAN 推向市场可以追溯到 1980 年代后期. 这是在 ADEMCO 建立低数据网络之后, 用于监控报警面板. 摩托罗拉公司还推出了 ARDIS (低速广域网) 同期用于交易跟踪和销售自动化流程. 尽管这些创新与目前的 LPWAN 不同, 他们仍然是新兴技术的前身.
随着 2G 在 1990 年代的推出, 大多数蜂窝运营商可以在远距离传输数据和语音. 而且, 随着时间的推移，对互联网的需求迅速增长, 推动公司在其设备中采用连接功能. 这种趋势导致了低成本的出现, 低功耗无线通信解决方案，如 LPWAN.
最近, LPWAN 已成为一种解决方案. Sigfox 是第一个由法国公司在市场上推出的 LPWAN 技术 2009. 该技术能够比过去的无线电技术更有效地整合实时应用程序. 今天, LoRa 的 LPWAN 已获得专利并广泛应用于多个领域 57 全球国家.
之后 3 年, Semtech 推出了 LPWAN LoRa 协议，该协议可根据其位置在多个未授权频段中运行. 而不是开发人员使用现有的基础设施, 他们可以使用 LoRa 来建立他们的广域网. 这导致了一些公共 LoRaWAN 提供商的出现，例如 The Things Network, 账单, 和机器Q.
目前, 各家公司正在为多种应用安装 LPWAN, 他们中的大多数人积极参与 LoRa 联盟. LoRa联盟于3月成立 2015 促进LPWAN协议的胜利. 这是一个慈善协会，超过 500 组织成员.
是否存在基于网状网络的 LPWAN 技术?
简要地, 网状网络不能归类为 LPWAN 网络. 网状网络设计有互连的网络节点，其中每个节点独立地扩展无线电信号. 网状网络具有三个组件，它们共同工作以将数据从一个无线传感器传输到另一个. 这些网状网络组件是; 网关, 端点, 和中继器. 尽管如此, 网状技术能量不足，更适合在中距离发送数据的设备中使用.
LPWANS与IoT的关系
随着物联网领域的蓬勃发展，LPWAN 将变得更加重要. 各个行业和空间中的多个 LPWAN 设备共同工作以将其功能计算机化, 最小化运营成本, 并飙升至更高的生产力高度.
需要能够在长距离内快速传输数据同时消耗更少电量的无线网络. 而且, 设置物联网设备的公司需要具有成本效益的解决方案，以有效地将多个传感器同时连接到互联网. 要不然, most exciting IoT applications won’t be realistic.
5G 对 LPWAN 的影响
无线蜂窝移动通信的下一次革命是 5G. 这些技术承诺以最小的成本和延迟提供卓越的数据速率. 因此, 由于 5G 性能能力, 该技术将开启令人难以置信的技术创新.
而且, 5G 技术将极大地增强物联网的连接性，并增加可以同时连接到互联网和相互连接的无线传感器的数量. 随着 5G 覆盖范围的扩大，LPWAN 技术的重要性可能会增加.
低功耗广域网应用
以下是 LPWAN 技术的各种应用用例.
电计量
LPWANS可应用于电能计量. 电表市场的公司通常需要定期沟通, 高数据速率, 和更低的延迟. 本质上, 这些 LPWAN 电表不需要长效电池或较低的能源消耗率，因为它们具有不间断电源. 为电表公司做出中断等即时决策, 负载, 和停电, 他们需要一个实时网格来进行监控.
智慧农业
LPWAN 也用于农业. 这里, LPWAN 技术必须具有电池寿命长的传感器设备. 这些传感器设备显着提高了产量并最大限度地减少了耗水率. 这些设备还会在遇到环境条件的任何变化时定期更新它们感测到的数据.
制造自动化
在制造自动化, LPWAN 监控实时机器, 从而通过允许远程控制提高效率并显着改善工业生产线. 工厂自动化中存在多种类型的通信和传感器必需品. LoRa 是需要长效电池和低成本传感器进行监控和资产跟踪的应用的完美解决方案.
智能建筑
用于安全的智能建筑中的 LPWAN 物联网传感器, 温度, 湿度, 电插头, 并部署水流以提醒物业经理. 这些传感器还有助于防止损坏并迅速对需求做出反应，而无需手动建筑监视器. 这些传感器需要具有长效电池的廉价 LPWAN 技术设备.
零售销售站
LPWAN 用于需要有保证的优质服务的销售点系统. 这些系统处理定期通信; 因此它们是用连续的电源建造的. 他们强烈要求不限制交易数量的充满活力的低延迟.
物流托盘跟踪
目前, LPWANs应用于物流托盘跟踪，以确定产品的位置和条件. 每个物流公司都需要拥有自己的 LPWAN 技术系统，以确保他们的设施有保障. 物流托盘跟踪的应用是混合部署解决方案的完美示例. 它需要具有长效电池的廉价设备，并且可以轻松部署在所有车辆上.
所有 LPWAN 物联网基础设施都面临一些与安全相关的挑战. 物联网由于其相对较长的传输时间和较长的连接范围扩大了攻击平台. 每种技术都通过其安全措施来保护其通信，因为它们都面临潜在漏洞的风险.
LoRA 使用 AES-128 加密方法处理其安全性. 这种技术在 LoRaWAN 中提供了多个加密层. LoRa 使用应用程序密钥和网络来安全地将其数据包保护到网络. 网络和应用程序会话密钥是使用 128 位 AES 应用密钥 (应用密钥).
The Network session key shared by the network server and end devices is responsible for generating and verifying the message integrity code that warrants the message’s integrity. 而且, 网络会话密钥可用于为每个设备开发唯一的签名. 应用程序会话密钥进行数据加密和解密. XOR 操作加密每条消息. 此外, 它使用由网络和应用程序会话密钥创建的密钥流生成加密的有效负载, 连同上行链路和下行链路消息计数器.
Lora 在加密前后给出相同的消息长度, 它为恶意实体提供了从加密消息中重构主流的机会. 即使为 LoRa 设备制定了安全机制, 这些设备仍然容易受到干扰, 虫洞, 和重放攻击.
尽管 LPWAN 具有重要的优势和可能性, 他们仍然面临一些严峻的挑战和与之相关的风险因素. LTE-M 和 NB-IoT, 两者都是由诺基亚和高通等几个现有行业制定的蜂窝标准, 是 LPWAN 的主要风险之一. Verizon 和 AT 等主要运营商可以在网络蜂窝软件中轻松升级和部署这些网络&只需轻按一下开关即可. 这使蜂窝公司能够通过重新构建语音 GSM 频率来有效地为其窄带应用提供服务，而无需任何额外的硬件.
What’s better is that these cellular companies can still articulate this using the same achievable price point when they wish to do so. 蜂窝公司最有可能向使用大量移动数据和语音服务的大公司推销 LTE-M. 随着手机供应商在手机合同中收取巨额美元, 他们仍然需要提供廉价的低端数据服务. 这可以让他们有机会窃取一些，以防他们将此作为他们的策略. 最好, 蜂窝提供商应尝试提供更多价值，而不仅仅是数据传输. 如果 LoRa 联盟成员开发有针对性的应用, LTE-M 机会永远无法改变它们.
在为您的物联网项目选择合适的 LPWAN 技术时，必须考虑几个因素. 您必须考虑的这三个主要问题是;
耗电量
必须考虑使用电池供电时传感器在现场的天数. 还, 考虑设备是否将在户外使用, 即使在冬天, 以及需要您的传感器传输数据的频率.
连通性
牢记通讯所涵盖的范围, 发送每条消息所需的数据量, 以及设备的地理位置. 此外, 考虑您是否更喜欢外包网络的服务和基础设施，或者您是否将亲自控制您的网络和运行在其上的数据.
移动或固定
考虑您的设备是否在 LPWAN 网关距离恒定的情况下是静态的，或者您的设备是否可以移动，其基础设施覆盖所有可能的位置.
所有 LPWAN 网络在成本上都有不同的优势和劣势, 力量, 和权力. MOKOLoRa 有 LoRaWAN解决方案 用于位置监控,温度和湿度监测，非常适合在农场等较大区域使用, 校园, 或需要小容量数据传输的城市.
Imagine a world without light...scary, 正确的? We’d all be stumbling around in the dark like…
