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LPWAN或稱LPN，全稱為LowPower Wide Area Network或者LowPower Network，指的是一種無線網(wǎng)絡(luò)。這種無線網(wǎng)絡(luò)強調(diào)低功耗與遠(yuǎn)距離，通常用于電池供電的傳感器節(jié)點組網(wǎng)。因為低功耗與低速率的特點，這種網(wǎng)絡(luò)與其他用于商業(yè)，個人數(shù)據(jù)共享的無線網(wǎng)絡(luò)(如WiFi，藍(lán)牙等)有著鮮明的區(qū)別。
應(yīng)用中，LPWAN可使用集中器組建為私有網(wǎng)絡(luò)，也可利用網(wǎng)關(guān)連到公有網(wǎng)絡(luò)上去。
LPWAN因為跟LoRaWAN名字類似，再加上最近的LoRaWAN在IoT領(lǐng)域引起的熱潮，使得不少人對這兩個概念有所混淆。事實上LoRaWAN僅僅是LPWAN的一種，還有幾種類似的技術(shù)在與LoRaWAN進(jìn)行競爭。
圖1 LPWAN與其他無線網(wǎng)絡(luò)相比
概括來講，LPWAN具有如下特點：
雙向通信，有應(yīng)答
星形拓?fù)?一般情況下不使用中繼器，也不使用Mesh組網(wǎng)，以求簡潔)
低數(shù)據(jù)速率
低成本
非常長的電池使用時間
通信距離較遠(yuǎn)
LPWAN適合的應(yīng)用:
IoT，M2M
工業(yè)自動化
低功耗應(yīng)用
電池供電的傳感器
智慧城市，智慧農(nóng)業(yè)，抄表，街燈控制等等
LoraWAN與Lora的關(guān)系
同樣是因為名字類似，不少人將LoRaWAN與LoRa兩個概念混淆。事實上LoRaWAN指的是MAC層的組網(wǎng)協(xié)議。而LoRa只是一個物理層的協(xié)議。雖然現(xiàn)有的LoRaWAN組網(wǎng)基本上都使用LoRa作為物理層，但是LoRaWAN的協(xié)議也列出了在某些頻段也可以使用GFSK作為物理層。從網(wǎng)絡(luò)分層的角度來講，LoRaWAN可以使用任何物理層的協(xié)議，LoRa也可以作為其他組網(wǎng)技術(shù)的物理層。事實上有幾種與LoRaWAN競爭的技術(shù)在物理層也采用了LoRa。
圖2 LoraWAN網(wǎng)絡(luò)分層(圖中物理層使用Lora,但是要注意物理層與MAC層獨立,至于無線頻段,圖中使用的ISM頻段,但從技術(shù)角度來講也可使用其他任何頻段)
LoraWAN的主要競爭技術(shù)
市場上存在多個同樣使用LoRa作為物理層的LPWAN技術(shù)，例如深圳艾森智能(AISenz Inc.)的aiCast。aiCast支持單播、多播和組播，比LoRaWAN更加復(fù)雜完備。許多LoRaWAN下不可能的應(yīng)用因此可以實現(xiàn)。
Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps)，也有一些較有前景的應(yīng)用案例。
NB-IoT(Narrow Band-IoT)是電信業(yè)基于現(xiàn)有移動通信技術(shù)的IoT網(wǎng)絡(luò)。其特點是使用現(xiàn)有的蜂窩通信硬件與頻段。不管是電信商還是硬件商，對這項技術(shù)熱情很高。
關(guān)鍵技術(shù)Lora簡介
LoRaWAN的核心技術(shù)是LoRa。LoRa是一種Semtech的私有調(diào)制技術(shù)(2012收購CycleoSAS公司得來)。為了便于不熟悉數(shù)字通信技術(shù)的讀者理解，先介紹兩個常見的調(diào)制技術(shù)FSK與OOK。選用這兩個調(diào)制方式是因為：
1.這兩個是最簡單、最基礎(chǔ)、最常見的數(shù)字通信調(diào)制方式
2.在Semtech的SX127x芯片上與LoRa同時被支持，尤其是FSK經(jīng)常被用來與LoRa比較性能。
OOK
OOK全稱為On-Off Keying。核心思想是用有載波表示一個二進(jìn)制值(一般是1，也可能反向表示0)，無載波表示另外一個二進(jìn)制值(正向是0，反向是1)。
圖3 OOK時域波形
在0與1切換時也會插入一個比較短的空的無載波間隔，可以為多徑延遲增加一點冗余以便接收端解調(diào)。OOK對于低功耗的無線應(yīng)用很有優(yōu)勢，因為只用傳輸大約一半的載波，其余時間可以關(guān)掉載波以省功耗。缺點是抗噪音性能較差。
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