低功耗广域网供电技术对比分析

随着科技的进步，物联网（IoT）已经成为我们生活中不可或缺的一部分。从智能家居到智能城市，物联网技术的应用正在逐步改变我们的生活方式。在这个过程中，LPWAN（Low-Power Wide-Area network）技术扮演着至关重要的角色。LPWAN技术为低功耗、长距离传输提供了可能，使得连接偏远地区的设备变得更加容易。本文将探讨LPWAN技术的特点、优势和应用场景。
首先，LPWAN技术具有低功耗的特点。在物联网领域，许多设备都需要在远程、无人的环境下运行。这意味着它们需要具备长时间运行的电池，以便在没有电源的情况下维持设备的正常工作。LPWAN技术正是为了满足这一需求而诞生的。它通过优化传输方式，减少了设备的能耗，使得电池寿命得以延长。这对于那些需要长时间运行的设备来说至关重要，例如环境监测设备、农业传感器等。
其次，LPWAN技术支持长距离传输。在物联网应用中，设备往往需要跨越较远的距离进行通信。传统的无线技术，如WIFI、蓝牙等，由于信号衰减等原因，难以满足这一需求。而LPWAN技术通过采用低功耗、低速率的传输方式，有效地解决了这个问题。这使得设备可以在远距离的情况下进行稳定的数据传输，从而实现了物联网设备的广泛部署。
此外，LPWAN技术还具有低成本的优势。传统的无线技术，如4G、5G等，需要建立昂贵的网络基础设施。而LPWAN技术由于传输速率较低，对网络基础设施的要求也相应降低。这使得LPWAN技术在成本上更具优势，更适合大规模部署。这对于物联网行业的快速发展具有重要意义。
在实际应用场景中，LPWAN技术已经在许多领域展现出其价值。例如，在智能城市领域，LPWAN技术可以用于连接街灯、垃圾箱等公共设施，实现设备的智能化管理。在农业领域，LPWAN技术可以用于连接传感器，实时监测土壤湿度、温度等环境数据，为农业生产提供数据支持。在物流领域，LPWAN技术可以用于追踪货物位置，提高物流效率。
然而，LPWAN技术在发展的过程中也面临着一些挑战。首先，LPWAN技术的传输速率较低，限制了其在高速数据传输场景的应用。其次，LPWAN技术的生态系统尚未成熟，相关设备和服务的供应商相对较少。此外，LPWAN技术的标准化工作仍在进行中，不同厂商的设备之间可能存在兼容性问题。
为了克服这些挑战，LPWAN技术的研发和推广需要全行业的共同努力。首先，需要加强LPWAN技术的标准化工作，确保不同厂商的设备能够互联互通。其次，需要推动LPWAN技术在更多领域的应用，培育完善的生态系统。此外，还需要加强与运营商的合作，利用现有的网络基础设施，降低LPWAN技术的部署成本。
总之，LPWAN技术作为物联网领域的一项重要技术，具有低功耗、长距离传输和低成本等优势。尽管面临一些挑战，但通过全行业的共同努力，LPWAN技术有望在更多领域发挥重要作用，推动物联网产业的快速发展。

越来越多的设备正在加入物联网。连接远程电池供电设备的无线技术现在已经建立起来。这些低功耗广域网（lpwan）可以连接这些类型的设备。

但并非所有的LPWAN都是平等的。有许多可比较的技术，在频谱的授权和未授权部分都有运行。虽然这种选择对产品设计师来说是好事，但仔细考虑这些选项现在是至关重要的。有了正确的技术，LPWAN设备将能够无缝高效地连接。

低功耗广域网供电技术

传统的无线技术不太适合连接远程的电池供电设备，如传感器。随着传感器变得越来越普遍，市场需要更多的方式来连接这些传感器；以新的方式从这些数据中创造价值。

为了继续发展智能家居和智能零售技术，以及智能电网和工业物联网，我们需要连接以下设备：

远程的：在没有传统LTE覆盖的地方，或者信号穿透不够远的地下深处。

电池供电：这部分市场上的设备通常由一个电池供电。更多的电池增加了他们的成本，而且连接到电网并不总是可能的。

少说话：此类设备不需要传输大量数据。

便宜：为了实现一个质量传感器的世界，这项技术必须使其负担得起。

每一个需求都对无线设计提出了独特的挑战。这就需要一个小型、紧凑的设备，它既坚固耐用，又能以最小的电池功率持续数年。

理论上讲，LPWAN技术能够连接任何小型的电池供电设备长达10年。这使得它非常适合于对数据需求最小的遥感器和其他应用程序，甚至对于那些位于地下或室内深处的应用程序也是如此。

在过去的10年里，Sigfox、LoRa、窄带物联网和失重技术已被广泛视为领先技术，但仍有更多的竞争性技术出现并确立了自己的地位。

Sigfox：

射程10－40公里

带宽100赫兹

ISM频段（未经许可）；欧洲868兆赫，北美915兆赫，亚洲433兆赫

不支持身份验证／加密

标准化专有，与ETSI合作标准

Sigfox是超低数据速率设备的最佳解决方案，其首要任务是延长电池寿命。它完全独立于任何现有的网络基础设施运行，因此覆盖范围还不完全是通用的——目前还没有。

LoRaWAN

射程5－20公里

带宽250 kHz和125 kHz

欧洲868兆赫，北美915兆赫，亚洲433兆赫

支持身份验证／加密（AES 128b）

标准化LoRa联盟

LoRaWAN是另一种利用未经许可的ISM波段的技术。在欧洲，这是868兆赫，在北美和亚洲分别是915兆赫和433兆赫。因此，它需要与Sigfox进行比较。然而，LoRa在更宽的带宽上使用窄带信号，这使得它不太容易受到干扰。

失重

射程2－10公里

带宽12．5 kHz

频率未经许可的亚gHz频段

身份验证／加密AES－128／256

标准化开放标准

失重是另一种窄带无线电技术，它可以实现上下行通信。失重最吸引人的特性之一是，它有100％完全认可的传输。失重是LPWAN技术的开放标准，它使长距离，长电池寿命和超低成本IoT产品能够在世界范围内快速经济地部署． 当前有失重技术的两个版本，失重W和失重N．

窄带物联网

射程1－10公里

带宽200 kHz

频率许可LTE频率

身份验证／加密LTE类加密

标准化3GPP

NB IoT使用许可的LTE频谱。这些标准已经被3GPP批准，并且该技术已经被广泛应用。这项技术是为大规模分布式设备而设计的，比如传感器，它们完全由电池供电。

用例和技术选择

lpwan提供了连接以前无法实现连接的设备的机会。因此，新的和现有的应用程序可以通过这些网络进行连接。然而，选择正确的一个是至关重要的。

窄带物联网在最“健谈”的应用中表现最好。例如，智能电网监视器可能是最好的选择。他们需要提供近距离实时的连接，而且通常是高速数据传输。它们甚至可以由非电池供电。信号的深度穿透也使位于地下深处的设备能够实现连通性。

在需要长电池寿命的情况下，Sigfox和LoRaWAN提供了最有益的一组规格。以农业监测仪和传感器为例，它们通常位于偏远地区。他们将优先考虑电池寿命高于其他特性。数据可能不会如此频繁地通信，并且数据吞吐量可能最小。LTE覆盖在这些远程位置并不总是得到保证。

在零售环境中，LTE覆盖是典型的。对于支付终端等应用程序，高质量的服务是确保交易完成的必要条件。安全是另一个关键因素。这种需求的结合使得窄带物联网成为技术的自然选择。

失重技术在超低吞吐量应用中蓬勃发展，靠近基站；使其成为工业环境的理想选择。它的部署成本低廉，非常适合工厂和仓库的内部托盘跟踪。

责任编辑：gt