物联网专用的低功耗广域网络盘点

物联网的基本单元“物”的广泛分布，使得这一产业对无线广域网的需求剧增，除了不断提升的3G/4G/5G宽带网络外，低功耗广域网络(LPWAN)无疑是物联网通信层最引人瞩目的领域了。根据Analysys Mason的研究，单单这些LPWAN技术，到2023年前就可以为全球添加30亿的连网数量。9月26日，我们为读者编译推出一篇LPWAN协议的综述性文章，对适用于物联网的低功耗广域网络协议相关参数比较，它们包括：LoRa、SigFox、LTE-M、NWave、OnRamp、Platanus、Telensa、Weightless、Amber Wireless等。今天我们对其具体情况进行盘点。

LoRa

LoRa并不是一个陌生的技术，它目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，这一协议源于SemTech公司，该公司计划将逐步授权其他源文件。此前，Microchip公司宣布推出支持LoRa的通信模组，法国Bouygues电信运营商宣布将建设一张新的LoRa网络。

另外，LoRa联盟已于今年年初成立，是LPWAN领域第一个产业联盟，旨在通过构建生态系统的方式推动LoRa的普及。

物联网智库此前发布的LPWAN领域文章中，大部分为LoRa相关技术、市场、产业的介绍，故不再赘述。

NWave

NWave技术公司自己拥有该协议的所有权，该协议是Weightless-N协议的基础。它以虚拟化Hub的方式实现多数据流传输，中央处理器对数据进行分类确保数据归属性。

实际上，今年7月份，Nwave 技术公司和企业加速器组织Accelerace与Next Step City携手合作，在丹麦部署Weightless-N网路，范围遍及首都哥本哈根，以及南丹麦能源产业重镇埃斯比约，这一网络即采用NWave协议搭建。此网络是首次的公共网路建设行动，是极具开创性的里程碑，为丹麦物联网和智慧城市建设提供网络基础。

OnRamp

OnRamp使用其自有的协议，称为RPMA(随机分配，多址接入)。OnRamp公司以授权方式让合作伙伴使用该技术，且该公司撰写了一份非常详尽的白皮书，白皮书中给出充足理由证明他们将优于SigFoax和LoRa。

Platanus

这一协议是由云创科技(M2COMM)所拥有，是为处理一定距离下超高密度节点而设计的，它可以广泛用于电子标签类应用中，这一协议也成为Weightless-P技术的基础。

Platanus原始技术瞄准在100m左右中等范围，为物联网数位价格标签提供室内覆盖。这些数位价格标签采用电子墨水(e- ink)或LCD显示器，能够取代商店货架上的纸类价格标签， 让商店得以透过无线方式调整产品价格。Platanus技术的其他主动式应用还包括工厂中的生产批次的资讯显示器，提供包括即时状态与待处理的下一个步骤等资讯。由于这是一种双向的通讯，这些显示器还能整合感测器，监测货品的环境状况。

SigFox

SigFox也是商用化速度较快的一个LPWAN网络技术，它采用超窄带技术，使得网络设备消耗50微瓦的功率为双向单向通信或100微瓦。这一协议由SigFox公司拥有，其创始人是法国企业家Ludovic Le Moan，主要打造低攻耗、低成本的无线物联网专用网络。

SigFox获得了数论巨额融资，在其B轮融资中，Intel Ventures即向 Sigfox 投资了1000万美元，当时该公司的总融资额已经达到1210万欧元。而在今年初，SigFox获得1亿欧元的风险投资，创法国历史上VC融资之最，这次的投资人大部分来自运营商，包括西班牙的 Telefonica、法国的 GDF Suez、日本电信运营商 NTT Docomo、韩国电信运营商 SK Telecom、法国的 Air Liquide。目前，Sigfox 的网络覆盖法国、西班牙、荷兰和英国的 10 个大城市。

Telensa(原称Senaptic)

Telensa公司是一家无线监控系统供应商，将其智能无线技术应用于医疗、安全、车辆跟踪和智能计量等市场，特别关注于街道照明和停车的远程控制和管理。其掌握的低功耗无线通信技术仅开放用户界面，协议本身并不开放，该公司认为自己在应用层具有差异化的优势，而不是在底层协议层上。

Weightless

Weightless实际上包括三个协议，初始协议是Weightless-W，它是为充分利用广电白频谱(TVWS)，但全球并未着眼于开发空白频谱的可用性，因此该协议一直被搁置直到频道可用的时候。

另一协议Weightless-N作为Weightless-W的补充，是一个非授权频谱下窄带网络协议，源于NWave技术，今年五月发布，瞄准在高达7Km的距离内以低速率为物联网设备到基站提供低成本的单向通讯。Weightless特别兴趣小组(SIG)之前即针对Weightless-N标准展开一连串制定工作，目前已公布 Weightless 1.0版架构，是以低功耗、大范围网路覆盖为目标基础所制定，使用sub-GHz频谱和超窄频段(Ultra Narrow Band)技术，期能满足更多物联网应用。

但还有一系列的应用需要双向通讯，以便确认信息接收、软件更新等，它们需要比Weightless-N更高的速率。于是第三个协议Weightless-P应运而生，正瞄准了这些市场需求近期，这一协议是基于M2COMM 公司的Platanus技术。根据Weightless SIG介绍，Weightless-P将利用窄频通道以及12.5kHz通道的FDMA+TDMA调变，作业于免授权的sub-GHz ISM频段。物联网设备与基站的通讯将可实现时间同步，从而管理无线电资源与处理交换机制以实现装置漫游，可用的通讯速率能够根据链路品质与所取得的资源，在200bps-100kbps之间调整。

Weightless作为开放的协议，并允许开发者使用特定供应商或网络服务供应商的资源，每家公司都能免费利用Weightless技术发展低成本的基站和终端设备，因此成为继LoRa和SigFox之后具有商业化前景的技术。

LTE-M

LTE-M由华为基于3GPP的Cat. 0协议之上推出的LPWAN专用技术，在技术方面，LTE-M标准更是针对物联网进行了特殊的设计，可以减小发射功耗20dBm，这将使得大楼深处得以覆盖。物联网智库曾对LTE-M进行过深入总结，可参见《超百亿物联网设备的专用网络：LTE-M的前世今生》一文。

其他协议

Amber Wireless：Amber Wireless是一个私有专利协议，当前暂无详细的商用化案例。

M2M Spectrum网络：致力于在美国授权频段上搭建和运营专用M2M网络

LTE-MTC：3GPP组织正在提出Cat. 1、Cat. 0等机器类型通讯(MTC)规格。面对物联网走向低数据传输率的技术演进，因此3GPP开始在Release 12中订定Cat. 0标准，其数据传输率只有1Mbit/s，而在最新的Release 13中更进一步提出Cat. 00标准，数据率降至200kbit/s，让收发端耗电量显着降低，大幅提升LTE技术在M2M应用中的竞争力。