低功耗广域网如何成就物联网的未来

物联网无线连接网络正在蓬勃发展，以帮助满足各种设备连网需求——从连网汽车和智能家居到智能照明和基础设施。尤其是低功耗广域网（ LPWAN）特别适合需要低功耗和超长电池寿命并具有运营商级安全性的物联网系统。

正在开发和部署中的几种LPWAN技术——包括LTE—M和窄带物联网 （NB—IoT），都可以支持此类物联网连接需求。由于LPWAN将对未来物联网创新的增长产生重大影响，因此以下内容您需要特别了解。

选择适合的物联网网络

构建成功的物联网系统就是将连网需求与适合的技术或技术组合相匹配。根据物联网应用类别，企业在选择网络连接技术时需要考虑六个关键因素：覆盖范围、数据吞吐量、移动性、延迟、电池寿命和成本。

以吞吐量为例，它表示数据在网络上交换的速率（或速度）。对于智慧城市停车收费仪、照明管理或其他数据交换较少且可以接收高延迟的场景，数据吞吐量可能是较低的优先级。但是，如果应用程序针对流媒体、远程医疗或涉及视频场景，那么选择高吞吐量、低延迟网络将是至关重要的。

低功耗技术优势

更低成本和更长电池寿命一直是物联网系统架构首要考虑问题。LTE—M和NB—IoT非常适合解决此类问题——甚至更多。本文我将集中讨论这两种网络连接技术。

与传统的物联网移动连接技术相比，LPWAN技术更具明显优势。由于广域覆盖和每个地区的多终端容量，预计总体网络连接成本将大大低于传统移动宽带连接成本。

此外，LTE-M和NB-IoT可以为许多物联网设备提供长达10年的电池使用时间。虽然12至24小时的电池使用时间足以满足消费类可穿戴设备需求，但是远程资产监控设备则需要更长的电池使用时间。例如，跟踪供应链中资产的智能设备电池每次可能需要使用7至30天以上时间，具体使用时间取决于运输时间和运输方式，比如陆路、海路和空中运输；还有简单开关或容器空余情况，例如监控垃圾桶或液体储存罐容量，设备需要在现场使用多年，而且需要单个电池同样使用多年。

LPWAN的许可频谱与免许可频谱

LPWAN技术有两大类：许可技术和免许可技术。

获得许可的LPWAN技术利用移动网络运营商现有无线频谱资源。移动运营商长期以来一直持有在专用频谱内运营的许可证，专门用于无线通信。这就是他们提供给大型企业所期望的高度可靠、可扩展和安全的网络环境。NB-IoT和LTE-M都支持具有运营商级安全性的许可频谱。

免许可LPWAN技术可以在指定频段内使用，只要它们符合与频段相关规则即可。Wi-Fi路由器、无绳电话和其他通信设备也可以访问免许可频谱，这可能会造成信号干扰，进而降低网络性能。此外，免许可频谱技术覆盖范围有限，还缺乏运营商级安全性，并且不总是支持双向通信。因此，大多数免许可LPWAN技术不支持固件和软件无线更新。

LTE-M和NB-IoT发展势头

据GSMA称，移动运营商已经在全球范围内推出了58个商业移动物联网网络。GSMA预测到2025年将有18亿个许可LPWAN连接。AT＆T去年在美国和墨西哥推出了LTE-M网络，最近宣布准备明年初在美国和在墨西哥推出NB-IoT。

LTE-M和NB-IoT是互为补充的低功耗物联网技术。NB-IoT非常适合满足数据需求有限用例的基本数据要求，而LTE-M支持更强大功能，可以提供更高带宽、移动性和LTE语音服务。它们都可以直接与移动网络连接，而且无需Wi-Fi登录或蓝牙配对。

NB-IoT最适用于简单的开关设备，包括智能停车计时器、智慧农业传感器、电表、工业监控器和楼宇自动化等。另一方面，LTE-M最适用于资产跟踪器、车队跟踪、智能手表、报警面板、宠物跟踪器、智能家用电器、病人监护仪、公用事业仪表等。

展望未来

预计NB-IoT和LTE-M有望成为业界大规模物联网标准的一部分。对NB-IoT和LTE-M的投资有助于企业确保他们提前为未来做好准备。

LPWAN加快了物联网的创新步伐并推动了更大规模的设备部署，为全球建立广泛生态系统合作伙伴、设备和应用程序基础起到关键作用。