It’s becoming harder to see a future without the Internet of Things in our daily lives. 我们越来越依赖更多支持通信网络的对象, 它不仅可以发送和接收数据，还可以执行特定的任务. 我们的世界充满了传输各种信息的 LPWAN 物联网传感器和摄像头, 从大气污染水平到交通状况，再到在人口稠密的街道上共享使用的踏板车和自行车的地理位置.
物联网正在成为我们日常生活中的常态这一事实意味着存在导致其生态系统呈指数级增长的因素. 另一方面, IoT’s network connectivity – a backbone of the Internet of Things – has been mainly stimulated by LPWAN IoT technology. 该技术在物联网发展中的盛行主要体现在工业领域.
市场报告预测，支持物联网的设备必将增加 8.6 亿至 29.42 十亿 (2019 – 2030), LPWAN 物联网是这一增长的主要驱动力. A recent market report that extensively analyzes LPWAN’s contribution to IoT growth estimates that the fastest-growing IoT communication technology within the next half-decade will be LPWAN. 同一份报告预测，使用 LPWAN 的物联网设备数量必将增长 109% 每年, 超过十亿台设备 2023.
这些是支持长距离无线通信的无线电技术. 与蓝牙和 Wi-Fi 等短距离传输大数据包的无线技术不同, LPWAN 将发送更小的数据包，但距离更远.
根据预期的应用，有多种设计和部署 LPWAN 的方法. LPWAN 可以分为两类: 非细胞和细胞. 蜂窝 LPWAN 使用许可频率，如 LTE-M 和 NB-IoT. 另一方面, 非蜂窝 LPWAN 在 LoRa 和 Sigfox 等未经许可的 ISM 无线电频段下运行. 这种差异使得两个类的最终应用完全不同.
Today’s most commonly used non-cellular protocols are Sigfox and LoRa.
Sigfox 利用超窄带调制, 这是最有效的数据传输方法之一. 然而, 它只能发送少量数据 (尽可能 12 字节数据). 由于该协议已安装在全国各地, 它有助于在美国主要城市为物联网设备创建广泛的 LPWAN 物联网覆盖.
Sigfox devices don’t require access points or gateways since Sigfox-enabled devices can easily connect to the cloud through Sigfox towers – just like regular cell towers. 由于 Sigfox 的数据速率极低, 它旨在通过嘈杂和露天环境进行交流. 该协议非常适用于可能每天只需要发送或接收少量消息的简单传感器设备, 例如紧急事件监控系统和安全警报.
洛拉 (长距离) 利用线性调频扩频调制方案进行长距离数字信息传输. 罗拉万, 这是建立在 LoRa 上的, 是一个公开可用的 MAC (媒体访问控制) 层规范. 除了传输比 Sigfox 更大的数据负载, LoRaWAN 还可以抵抗多径衰落. 由于其调制方案，它比 Sigfox 需要更多的带宽, 这使其成为支持大量设备的理想选择.
其他值得注意的非蜂窝 LPWAN 标准是 Weightless 和 Ingenu. 作为开放协议, Weightless 兼容多个未授权频段. 失重SIG, 网络的创造者, 最初设计了三种不同的 LPWAN 标准; 失重-N, 失重-W, 和失重-P. 每个标准都有其独特的特点. 然而, 该公司似乎已将所有重点转移到 Weightless-P.
巧妙的RPMA (随机相位多址) 是另一个标准. 它可以为几乎 400,000 nodes per “sector’, 都需要最少的接入点. 与 LoRa 和 Sigfox 不同, 该协议利用了全球公认的 2.4 GHz ISM 频段. 它还支持广泛覆盖区域的双向数据传输. Ingenu 管理公开可用的机器网络, 用于提供服务 30+ 美国城市.
蜂窝网络运营商一直在评估他们现有的网络技术，以确定如何使用它们来增强物联网功能. 按照惯例, 蜂窝网络被归类为高维护和高功耗网络. 今天, 蜂窝运营商一直通过预先存在的蜂窝标准服务于窄带应用.
LTE-M (也称为 LTE Cat-M1) 允许物联网设备在现有 LTE 网络的帮助下直接连接到互联网. 网络不仅比传统蜂窝网络成本更低, 但它也更节能. It also holds the spot for today’s highest bandwidth LPWAN IoT technology.
窄带物联网 (也称为窄带物联网) 支持低成本广域覆盖，同时保持较低的功耗率. NB-IoT 以不同于其他 LTE 标准的方式运行，从而避免与其他协议重叠. 它还需要自己的专用带宽. LTE-M 和 NB-IoT 是第三代合作伙伴计划的产品 (3没关系) 并在许可频率上运行.
1. 广域覆盖
LPWAN 可以允许物联网设备长距离通信 (3-20 公里). 考虑到它已经很低的功率要求，这是一个令人印象深刻的壮举. 然而, 它可以通信的距离很大程度上取决于很多因素. 在建筑密集的城市, LPWAN 可以为 2-5 公里, 考虑到肯定会有建筑物和电力的干扰. 视线清晰的区域, 像农村居民点, 可以期待更远距离的物联网设备数据传输 (15-30 公里).
2. 直接连接到云端
LPWAN 协议利用 亚GHz 连接类似于蜂窝网络并提供远程连接的频率. 这实质上意味着可以将基站或网关彼此相距数公里. 这些网关允许物联网设备连接到云，而无需用户投资购买自己的短距离路由器或网状网络操作. 相比下, 其他短距离协议，如 Wi-Fi 和 紫蜂 需要中间网关将物联网设备数据导入云端.
3. 低功耗
传输的数据量和传输方式影响物联网设备的用电量. 与其他设备相比，在 LPWAN 协议下运行的物联网设备往往使用更少的电量. 甚至更好, 使用该协议的物联网设备在不使用时往往会自动进入睡眠状态. 这有助于保持电荷, 这就是为什么设备可以使用很长时间的原因 (5-10 年).
4. 降低成本
在 LPWAN 下运行的物联网生态系统的总体拥有成本非常低. 由于协议在低功耗下运行, 您只需要投资低成本电池. 这些电池往往会持续更长时间, 降低维护成本. 还, 将需要少量网关来最佳地支持基于 LPWAN 的物联网生态系统, 这降低了部署成本.
LPWAN 物联网设备的低功耗和远距离功能使其成为多种应用的理想选择. 他们的一些应用包括:
• 车队管理: 拥有大型车队的公司通常必须密切关注他们的行踪和当前的使用率. LPWAN 物联网设备 LW001-BG Pro 可以帮助车队经理跟踪资产的具体位置, 确定维护需求, 并建立燃油经济性最佳实践.
• 车队管理: LPWAN 设备可轻松用于加强工作场所的安全保障. 物联网设备可以被标记到资产上，以识别它们在哪里以及谁在使用它们. 在危险的工作环境中, 雇主可以为员工提供 LPWAN 供电的紧急按钮 LW004-PB，以便在发生事故时更容易沟通.
• 智慧农业: 物联网设备正在定义农业的未来. 物联网设备 LW002-TH 可以分布在农场和温室内进行环境监测. 如果环境湿度和温度超出推荐水平，他们的传感器可以通过编程来设置一些动作.
• 智慧城市赋能: 智慧城市应该有多个可以相互通信的物联网设备, 从开车到城市灯光. LPWAN 物联网设备 LW001-BG 可推出以帮助智能交通灯控制, 智能停车, 和智能废物管理, 列举一些可能的用例.
• 家庭自动化: 人们一直在慢慢接受家庭自动化, 从智能家居监控系统到智能恒温器. 物联网插头 MK103 可通过互联设备让居家生活更轻松. 例如, 您可以远程关闭家庭照明, 控制温度, 并设置您的安全系统. 这种功能组合使房屋安全, 自在, 居住方便.
• 物联网工厂: 企业也可以使用 LW001-BG Pro 跟踪和管理工业物联网设备. 这些设备将帮助用户访问关键指标数据, 例如设备效率和遥测数据. 您可以将此信息用于设备预防性维护, 加强安全保障, 并提高工厂效率, 所有这些都可以远程完成.
• 连接医疗保健系统: LPWAN 物联网设备彻底改变了医疗专业人员远程跟踪患者健康的方式, 尤其是在疫情期间. 患者可以佩戴 LW004-CT 进行更轻松的健康监测. 如有任何异常, 设备将向相应的医疗专业人员发出警报以采取行动. 它还可以更轻松地跟踪危重患者的健康状况.
物联网设备正在定义通信和自动化的未来. 使用 LPWAN 等技术, 不知道这些设备能带我们走多远. 在您今天的生活或业务中实施 LPWAN 物联网设备，以享受它们所提供的好处.
Imagine a world without light...scary, 正确的? We’d all be stumbling around in the dark like…
