低功耗廣域網(wǎng)技術(shù) (LPWAN) 用于在城市等大面積密集區(qū)域中連接低帶寬、低功耗設(shè)備。常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景包括街道照明、公用事業(yè)計(jì)量、工業(yè)農(nóng)業(yè)、資產(chǎn)跟蹤、石油天然氣以及環(huán)境監(jiān)測(cè)，在所有這些應(yīng)用中，更長(zhǎng)電池壽命、較遠(yuǎn)工作范圍以及在擁擠環(huán)境中的使用壽命都是要滿足的重要設(shè)計(jì)要求。在本文中，我們將介紹 LPWAN 的主要特性、該技術(shù)的最佳用例，以及客戶采用的一些最常見(jiàn) LPWAN 解決方案。

LPWAN 是什么

LPWAN 是一個(gè)較新的術(shù)語(yǔ)，隨著家庭物聯(lián)網(wǎng)的爆炸式增長(zhǎng)，該術(shù)語(yǔ)在工業(yè)領(lǐng)域中的使用在飛速增加。隨著部署率越來(lái)越高，需優(yōu)先考慮低功耗、覆蓋范圍、低數(shù)據(jù)速率和安全性。同時(shí)，計(jì)算、功耗和電池電量方面的創(chuàng)新層出不窮，從而催生更有效的 LPWAN 技術(shù)。在出現(xiàn)所有這些發(fā)展的同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)用于連接各種設(shè)備的蜂窩技術(shù)的高性價(jià)比、應(yīng)用特定替代品的需求也在不斷增長(zhǎng)。在這種新形勢(shì)下，蜂窩技術(shù)的電池壽命短、覆蓋范圍不完整，而藍(lán)牙和 Zigbee 等新興技術(shù)的覆蓋范圍也有限。雖然這些技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是 LPWAN 填補(bǔ)了未得到充分服務(wù)的應(yīng)用的空白，這些應(yīng)用在設(shè)計(jì)上較難得到同類技術(shù)的支持。

主流 LPWAN 解決方案技術(shù)

LPWAN具有多種形式，因此它能夠服務(wù)于多種技術(shù)和協(xié)議，包括開(kāi)源和專有解決方案。隨著越來(lái)越多的公司轉(zhuǎn)為使用 LPWAN，人們最耳熟能詳?shù)南嚓P(guān)協(xié)議如下表。

選擇 LPWAN 技術(shù)時(shí)的注意事項(xiàng)

作為一種新興技術(shù)，亞 GHz LPWAN 市場(chǎng)受到監(jiān)管碎片化的影響。每個(gè)國(guó)家都具有自己的頻段。此外，存在許多 LPWAN 用例，LPWAN 實(shí)施方式也多種多樣。僅在智能家居、智慧城市和商業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)就有數(shù)百種相關(guān)應(yīng)用。考慮到這兩個(gè)因素，目前尚無(wú)萬(wàn)全之策。

根據(jù)您的使用情況和所處監(jiān)管環(huán)境，您可以將范圍縮小為 2 或 3 LPWAN 解決方案，然后再研究生態(tài)系統(tǒng)、互操作性和供應(yīng)商支持。

在考慮要采用的 LPWAN 技術(shù)解決方案時(shí)，最需要考察的因素包括生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴、應(yīng)用要求和法規(guī)/標(biāo)準(zhǔn)。

回答下列問(wèn)題將有助于您更有效地評(píng)估 LPWAN 解決方案：

您希望在什么生態(tài)系統(tǒng)中工作？

該生態(tài)系統(tǒng)是否提供您所需的功能？

您所在地區(qū)是否有該生態(tài)系統(tǒng)？

是否有供應(yīng)商支持該生態(tài)系統(tǒng)？

是否可以實(shí)現(xiàn)互操作性？

您的應(yīng)用場(chǎng)景要求是什么？

您希望設(shè)備在兩次維修之間的現(xiàn)場(chǎng)正常工作時(shí)間是多少？

您期望的傳輸距離是多少？傳輸距離更重要還是性能更重要？

您對(duì)電池壽命的預(yù)期是什么？是否可以選擇線路供電方式？

您的鏈路相關(guān)預(yù)算是多少？

是否有 RF 靈敏度方面的任何需求或顧慮？

您對(duì)信道容量的期望是什么？

您的帶寬要求是什么？

最后則是您的應(yīng)用是否必須基于標(biāo)準(zhǔn)？

面向 LPWAN 的設(shè)計(jì)

LPWAN 在運(yùn)行方面既有優(yōu)勢(shì)，也有劣勢(shì)，而設(shè)計(jì)中可能會(huì)放大這些優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。例如，由于更常用于野外而非私人住宅或其他更安全的區(qū)域中，LPWAN 技術(shù)更容易受到實(shí)體攻擊。除了網(wǎng)絡(luò)安全性，設(shè)計(jì)人員還需要考慮用以生產(chǎn)防篡改硬件和外殼的方法。在硬件方面，干擾問(wèn)題是在設(shè)計(jì)天線時(shí)需考慮的主要問(wèn)題。如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)不符合使用情況，或者安裝人員對(duì)最佳實(shí)踐的了解較少，則系統(tǒng)就無(wú)法達(dá)到預(yù)期的范圍。在軟件方面，由于 LPWAN 技術(shù)依賴于喚醒/睡眠周期，因此設(shè)計(jì)人員需要一種經(jīng)過(guò)調(diào)優(yōu)的算法，以減少喚醒程序所消耗的能量，并保持較低的系統(tǒng)級(jí)功耗。

芯科科技的 LPWAN 解決方案

我們提供各種 LPWAN 解決方案，從用于定制型解決方案的靈活應(yīng)用程序編程接口 (API)，到合作伙伴協(xié)議棧和完整協(xié)議棧，無(wú)所不包含。除了支持最主流 LPWAN 技術(shù)外，您還將在整個(gè)開(kāi)發(fā)流程中獲得強(qiáng)大的支持。

審核編輯：湯梓紅