摘要：為了滿足越來越多的遠距離物聯網裝置的連線需求，LPWA應用而生。
本文分享自華為雲社群《常見物聯網通訊技術之LPWA通訊技術》，作者：愛吃麵包的貓。
如果你比較關注物聯網圈的話，想必對LPWA這一名詞有所耳聞。即使沒有見過，也在科技媒體上掃見過LoRa、SigFox、NB-IoT這些技術關鍵詞。
為了滿足越來越多的遠距離物聯網裝置的連線需求，LPWA應用而生。LPWAN（Low Power Wide Area Network）低功耗廣域網路，專為低頻寬、低功耗、遠距離、大量連線的物聯網應用而設計的。下面我們就來進入今天的正題，為大家全面介紹LPWA技術。
1 SigFox
SigFox 是一家法國的物聯網技術創業公司，它的公司叫 SigFox，它的這項技術的名字也叫 SigFox。SigFox 這項技術專門為那些吞吐率很低的專案所設計，它的傳輸功耗很低，只有 50-100 微瓦，但是仍然能維持比較穩定的資料連線。但是呢，因為物聯網裝置會產生大量的 資料，並且這些資料由 SigFox 公司自己來進行儲存。但是 SigFox 畢竟是一家小公司，自己 儲存著這些資料公信力不足，同樣在資訊保安方面也存在疑問，所以它的使用並沒有像 LoRa 一樣非常廣泛。
2 LoRa
是 Long Range 的縮寫，它跟 SigFox 不一樣的是他由 LoRa 聯盟維護管理。LoRa 技術 由 Semtech 公司開發，之後經過 LoRa 聯盟的共同努力，他們開發出了應用於 LPWA 領域的 網路，叫做 LoRaWAN。它是一項基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案，以此來達到長距 離和低功耗的要求，這項技術主要在未授權頻段來支撐。Lora 可以應用於自動抄表、智慧家 居和樓宇自動化、無線預警和安全系統、工業監測和控制以及遠端灌溉系統等等。
3 NB-IoT
NB-IoT 最早是由華為和沃達豐主導提出來的，之後加入了愛立信和高通等一些公司。它的特 點就在於 NB-IoT 叫窄帶蜂窩物聯網，所以它構建於現有的蜂窩網路。同時因為它是窄帶，所 以他只消耗大約 180KHz 的頻寬，可直接部署於 GSM 網路、UMTS 網路或 LTE 網路，以降 低部署成本、實現平滑升級。
4 eMTC
在 LPWA 技術當中最後一個要描述的就是愛立信基於 4G 網路提出的解決方案 eMTC，它主 要面向深度覆蓋、大連線的應用場景。與 NB-IoT 相比，它的速率更高但是覆蓋範圍要更小， 並且功耗也比較大。但是，雖然與 NB-IoT 相比它的覆蓋範圍更小，功耗也更大，但是它具備 語音通訊的能力。所以相較於 NB-IoT，它可以被應用於一些需要使用語音通訊功能的場景之 下。
5 LPWA 技術對比
接下來本文同樣也會對上述的 LPWA 技術做一個簡單的對比，除了 NB-IoT 和 eMTC，其他的 兩種網路都執行在 SubG 免授權頻段上。SubG 的意思是頻率在 1GHz 以下，主要是指 27MHz 到 960MHz 的頻段。SubG 是長距離、低功耗通訊的理想選擇。因為在功率相同的情 況下，網路的頻率越高，穿透能力就越差，但是 LPWA 場景下的裝置如電錶、水錶等，他們 經常被放在比較深的位置當中，通常有非常多的阻礙在上面，所以選擇低頻段就顯得非常有必 要了。 在表中也可以看到對於 NB-IoT 的描述當中，它的頻段主要部署在 SubG 授權頻段之上，這是 因為有一部分 NB-IoT 網路部署於 SubG 授權頻段之外，具體的原因將在本文之後的章節中進 行說明。 由於應用於免授權頻段的 LoRa 與授權頻段上的 NB-IoT 都是比較熱門的 LPWA 技術，所以經 常被用來作對比。兩者之間的差別就在於：
1) 陣容不同 LoRa 是由美國個體戶 Semtech 研究出來的，NB-IoT 是由 3GPP 官方行動通訊協會制定的標 準。LoRa 基本上是由 Semtech 一家公司包辦上下游產業鏈，但 NB-IoT 則是整個通訊產業上 下游公司在合力運營，比如 NB-IoT 晶片模組現在華為、高通、三星、聯發科等公司都在做。
2) 頻段使用不同 NB-IoT 使用的頻段是授權頻段，而 LoRa 使用的則是非授權頻段。 授權頻段，就是工信部授予的，除了被授予的運營商能用，其他所有個人企業機構都不能使用 的頻段，用了就違法，無線電管理部門會上門查水錶。 而非授權頻段，就是工信部沒說給誰用，誰都可以用的頻段。因此，如果有個人或者企業使用 LoRa 的工作頻段做別的事，那麼就會對這個區域的 LoRa 裝置產生嚴重的干擾，導致網路無 法使用。 因此，有官方背景的 NB-IoT 網路質量肯定更好，更高質。
3) LoRa 需要企業自建，NB-IoT 運營商早已建好 運營商並不運營 LoRa 網路，如果企業想使用 LoRa，需要自己購買基站、網路裝置、伺服器 等等全套網路運營軟硬體，並完成網路搭建，自己運營。
而 NB-IoT 目前三大運營商已經在國內完成了基站的建設與網路開通，像使用手機 SIM 卡一 樣，企業只需要從運營商採買 NB-IoT 的 SIM 卡，隨後插入帶有 NB-IoT 模組的裝置內，就可 以繳費使用啦。
4) LoRa 的優勢在哪裡？ 其實對於 90%的企業來說，LoRa 確實沒啥優勢。除非企業想使用物聯網的位置在農村、偏遠 山區、獨立的廠區等（比如智慧農場、智慧工廠），確實沒有運營商 NB-IoT 網路的覆蓋，無 可奈何才會想到自建 LoRa。 再就是非常大的企業，或者政府，怕使用運營商的網路不安全，比如出現資料竊取，因此寧願 自己建設網路自己維護，也不相信運營商。 以上就是 NB-IoT 與 LoRa 之間比較大的區別。
6 無線通訊技術對比
上述三類無線通訊技術當中包含了非常多不同的網路通訊技術，並且這三類都能應用在物聯網 領域，開發者該怎麼去選擇呢，怎麼樣去權衡使用呢？ 圖 4-6 就能很好的回答這個問題，通過這張圖就知道具體什麼樣的情形下應該使用什麼樣的網 絡。 這張圖的兩個座標軸分別是傳輸速率和傳輸距離，它也跟物聯網的不同場景的需求相對應。根 據不同的資料速率要求可以將場景大概分成三類，一類是資料速率要求最高的比如視訊監控、 車聯網，第二類速率要求比較高的像智慧物流、車輛管理等等，第三類是速率要求不太高的例 如抄表之類的行業。那麼當然，如果具體到傳播距離上的話這些場景還可以再細分，所以大概 可以分成這六種針對不同的需求的不同的網路。在上文中也提到過，最合適的網路才是最好的 網路，除了從傳輸距離和傳輸速率上進行考慮之外，還需要從成本上進行考慮，以此來選擇最 合適的網路應用於解決方案中，從而獲得最大的利益。