好吧，我們知道物聯網很重要，在過去的三四年里，你不能去參加會議或閱讀一篇以EE為重點的文章，而不會被有關物聯網的信息轟炸。但是，在我看來，物聯網設置和部署的進展非常緩慢。首先，我們仍在試圖弄清楚使用哪種形式的LPWAN來連接數百萬個傳感器和執行器，這些傳感器和執行器是無數不同應用的一部分。

眾所周知，物聯網正計劃將幾乎所有東西連接到互聯網，以便我們可以測量、監控和跟蹤它們。為了實現這一目標，我們需要一些遠程無線通信方法——比WiFi、ZigBee或藍牙獲得的距離要遠得多。為此，有三種可行的無線連接類型：衛星、蜂窩和低功耗廣域網 （LPWAN） 網絡。

基于衛星的無線連接

衛星系統需要大量設備和大量電力，因此它們不適合許多物聯網應用。但對于某些人來說，這是完美的。以下是一些可用的衛星連接。ViaSat-1已經為飛機和地面用戶提供互聯網服務一段時間了，并聲稱它擁有700萬客戶。ViaSat-000于2月推出，將為住宅客戶提供100Mbps的速度。休斯于2年2016月發射了第二顆高容量木星4號衛星，SpaceX已申請允許發射驚人的425，25顆衛星。Exede目前以高達50Mbps的下載速度提供基于衛星的互聯網，每月<>美元。

基于蜂窩的連接

NB-IoT和LTE-M通過電話網絡提供連接。蜂窩連接顯然是一種選擇，盡管設備和服務比LPWAN系統更昂貴。蜂窩的主要好處是它為用戶提供了一個全球網絡。但是，當然，也有死角需要處理 - 然后還有電話公司需要處理。問題是，它有一個龐大的網絡，而其他人正在建設。

第三代合作伙伴計劃 （3GPP） 聯合了七個電信標準開發組織，并提供定義 3GPP 蜂窩網絡技術的規范，包括窄帶物聯網 （NB-IOT） WAN 和 LTE-M 實施。就像我在下面所說的LPWAN一樣，這些網絡允許節點電池壽命長達3年，適用于各種用例。他們將在10/2017年推出低成本調制解調器。

LPWAN網絡

各種版本的LPWAN可能是成本最低和最簡單的方法。它們往往非常可靠，具有非常低功率的節點（一塊電池可以使用 10 年），并且易于設置。但是，有許多版本在爭奪您的注意力，每個版本都有其優點，有些版本可能不會停留很長時間。實際上，有些人不會停留很長時間。

Wi-Fi聯盟開發了HaLow LPWAN技術。該技術在頻譜的902MHz至928MHz部分運行，以150kbps至18Mbps的速度傳輸數據，傳輸范圍可達1公里。它使用IEEE802.11ah，這很像縮小的WiFi連接。

RPMA

（隨機相位多址）LPWAN技術由Ingenu提供，使用具有直接序列擴頻（DSSS）和差分BPSK調制的2.4GHz頻譜。它提供634kbps的峰值數據速率 - 所有LPWAN版本中最高的。與SigFox一樣，它是由公司及其合作伙伴運營的專有網絡，您必須訂閱此網絡。RPMA正在追求成為全球網絡的宏偉目標，并正在建造其塔，有可能維護多達30萬臺具有雙向傳輸的設備。目前，美國大約有<>個“互聯城市”，還有更多。

LoRa

LoRa為LoRa聯盟倡導的雙向設備提供開放標準，成員包括IBM、瑞薩電子、思科、Semtech和STMicro。該技術使用線性調頻擴頻調制，數據速率為300bps至50kbps。要實現LoRa，您必須使用Semtech收發器芯片。Semtech的SX1276收發器芯片的價格約為每個4美元/3，000美元，并提供許多模塊。該公司為節點和網關生產收發器芯片。單個網關可以在暢通無阻的環境中與20英里外的數十萬個節點通信，發射功率為+20dBm，接收靈敏度高達-148dbm。根據我能找到的數據，我會說大約 2kbps 將是任何遠程應用的數據速率。

Senet等公司提供LoRa基站和云數據管理的公共網絡.但是，您也可以使用自己的網關。在城市中，信號可以穿透建筑物，達到一兩英里的范圍。終端節點可以使用兩節 AAA 電池保持運行長達 10 年，為接收器提供 10mA 電流，在休眠模式下消耗低于 200nA。LoRaWAN 規范沒有任何方法來強制執行服務質量， 因此， 它可能不應該用于關鍵應用程序.

PNI傳感器公司開發了一個很好的當前用例。PNI的PlacePod智能停車傳感器已安裝在蒙特利爾停車控制示范項目中。在擁擠的城市尋找停車位不僅煩人，而且浪費燃料，污染空氣，并大大增加交通密度。通過每個停車位的傳感器，城市可以提供顯示所有可用空間的汽車應用程序的地圖。該市使用傳感器數據來促進其繁忙商業區的營業額。他們還可以監控使用情況，例如，查看殘疾人停車位何時已滿或未使用。LoRa網關只需要每隔幾個街區， 即使在復雜的混凝土叢林中， 從數百個傳感器收集數據.埋在街上的傳感器必須在非常大的極端溫度和不同的射頻環境中工作。我與PNI Sensor的總裁兼首席執行官Becky Oh進行了交談，他說：“蒙特利爾的65個傳感器工作得很好。我們與X-Telia合作，PlacePod傳感器部署在他們的公共LoRa網絡上。所有的廣域網連接都很穩固。

Sigfox無線技術起源于同名的法國公司。它工作在868MHz和915MHz ISM頻段，占用的帶寬或功耗非常小。數據速率非常慢，為100bps至600bps，但由于其帶寬窄，短消息和162 dB鏈路預算，范圍可達50公里（31英里）。它具有雙向功能，但下游確實非常慢。

您必須連接到 Sigfox 網絡基站。他們幾乎覆蓋了整個歐洲，并在美國10個大城市，并且還在不斷增長。原則上，Sigfox與每個國家/地區的一個合作伙伴（即所謂的Sigfox網絡運營商）合作，并專注于在全球范圍內部署盡可能多的覆蓋范圍。據傳訂閱費低至 5 美元/年。

SigFox 上行鏈路消息具有高達 12 字節的有效負載，平均需要 2 秒才能到達監控頻譜的基站。SigFox無線電使用超窄帶（UNB）調制和二進制相移鍵控（BPSK）。它是一個基于軟件的解決方案，其中所有網絡和計算復雜性都在云中管理，而不是在設備上管理。SigFox僅提供基本的安全級別（16位加密）。該技術的知識產權免費提供給芯片和模塊供應商，目前有多家公司銷售SIGFOX芯片組、天線、擴展和評估板，包括安森美半導體、德州儀器、意法半導體和Atmel/Microchip。

有三種已發布的失重 WAN 連接標準：Weightless-P、Weightless-N 和 Weightless-W，均由 Weightless SIG 管理。Weightless-P 是一種窄帶 （12.5KHz） LPWAN 全雙工同步網絡技術，支持每個基站的大量終端設備，具有長距離、多年的電池壽命和固件空中下載 （FOTA） 功能。Weightless-P 具有 625bps 至 100kbp 的自適應數據速率，具體取決于設備鏈路質量和自適應功率控制。它使用帶有頻道黑名單的跳頻。

Weightless SIG僅由三家公司組成：Ubiik，Arm和Accenture。這可能是好事，也可能是壞事。我確實看到Arm在他們的網站上沒有關于Weightless的內容。Arm告訴我：Arm參與了Weightless SIG的成立，并且自成立以來一直在Weightless SIG董事會中擁有活躍成員。Arm支持更廣泛的LPWAN生態系統，包括LoRa，Sigfox和Weightless。Arm今天的重點是擴大物聯網的采用，他們最近宣布了Arm Cordio-N NB-IoT解決方案。該公司將NB-IoT視為可以實現規模化的主要技術。

Weightless是一個同步網絡，LoRaWAN和Sigfox不是。同步在糾錯和檢測方面具有一些優勢。在我發現的模擬中，Weightless的數據速率大約是SigFox的10倍，是LoRa的2到5倍。奇怪的是，我找不到這些網絡的現場比較測試結果。

Weightless確實提供了良好的安全性，具有AES-128 / 256加密以及對終端和網絡的身份驗證。臨時設備標識符為安全和隱私提供匿名性。它具有前向糾錯、自動重傳請求和自適應信道編碼。Weightless 還支持已確認和未確認的單播和組播流量。

審核編輯：郭婷