低功耗广域网（LPWAN）

一.分类

工作在授权频段的技术：NB-IoT、EC-GSM

工作在非授权频段的技术：Lora、SigFox

二. 关键特性

1. 通信距离长

LPWAN使用单跳实现了长距离，有4种关键技术实现长距离：

① 增加功率谱密度：功率谱密度（单位频带内的信号功率，PSD，功率/带宽）。PSD越大，说明单位频谱上发送信号强度越大，抗干扰的能力也越大。

② 重传：通过重传，提高数据解码成功率。

③ 多接收天线：1根发射天线，m根接收先天比1根发射天线，1根接收天线有10×lgm的增益。

④ 扩频：通过增加数据或带宽的冗余来提升抗干扰能力。扩频技术有DSSS（直接序列扩频）、CSS（线性频变扩频）、FHSS（调频扩频）。

2. 低功耗

每种LPWAN协议都有自己的节能机制，实现低功耗的目的。

① NB-IoT：PSM机制（周期性醒睡）、eDRX机制（长寻呼周期）。

② LoRaWAN：低功耗MAC协议（特指Class A、Class B）。

Class A：UE初始化通信模式，UE（User equipment）可以主动向基站发送数据，基站必须接收到UE的数据包时才发送下行数据。
Class B：UE开启已同步的监听窗口，基站可以直接发送下行数据，无须等待UE发送的上行数据。
Class C：节点持续监听信道。

3. 低数据率

使用数据传输不敏感的场景。实际，NB-IoT上行数据率62.5Kb/s，下行数据率27.2Kb/s，LoRaWAN上下行数据率54.7b/s。

4. 频段的分配使用

不同技术使用了不同频段（授权与非授权）。

LoRaWAN：使用非授权频段。中国LoRaWAN上行使用频段为470.3~489.3MHz（共30个不连续信道，上行一共96个信道，LoRaWAN使用其中30个），下行为500.3MHz~509.7MHz（48个连续信道），信道带宽为200KHz。LoRa调制使用带宽为125KHz，因此存在保护带。

NB-IoT：使用授权频段，占用带宽200KHz，其中传输带宽为180KHz。NB-IoT有3中频段部署方式：独立部署（使用LTE未使用的200KHz带宽）、保护带部署（利用LTE边缘保护频带中未使用的200KHz带宽）、带内部署（占用LTE的一个资源块）。

5. 基站部署

LPWAN主要有两种基站部署方式：复用现有基站（NB-IoT复用LTE）；自行搭建基站（LoRaWAN）。

6. 非技术特性

① 协议开放性。NB-IoT闭源，LoRaWAN开源。

② 低成本。NB-IoT复用现有设备，所以成本较低。

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