低功耗广域网技术比较1：成功实施的十大标准

导读

随着各种低功耗广域网解决方案和供应商的出现，为物联网项目选择合适的技术方案并非易事，本篇文章旨在为您提供选择最佳低功耗广域网技术的十大标准。

低功耗广域网（LPWAN）是发展最快的物联网通信技术，也是全球物联网连接的主要驱动因素。随着各种低功耗广域网解决方案和供应商的出现，为物联网项目选择合适的技术方案并非易事。为了帮助您选择正确的解决方案，我们正在制作一个由两部分组成的帮助文章系列。在第一篇文章中，我们将讨论根据您用例和需求选择最佳低功耗广域网技术的十大标准。

工业级可靠性的重要性怎么强调都不过分，尤其是在关键任务应用中。高接收速率和最小的数据包丢失消除了重新发送消息的需要，即使在不利的条件下也是如此。这可确保重要数据快速到达，同时提高了能耗效率。

对于在日益拥挤、无许可证频谱中运行的低功耗广域网技术来说，抗干扰能力是确保高可靠性的先决条件。低功耗广域网的技术设计确定了在流量较高时避免干扰或数据包冲突的能力，从而提高了整体接收率。

消息机密性、身份验证和完整性是网络安全的核心要素。多层端到端加密应该嵌入到网络中，以保护消息机密性，防止窃听和潜在的泄露。

高级加密标准（AES）是一种轻量级、功能强大的加密算法，用于物联网网络中的数据加密。通常，可使用128位AES为通过空中接口（从终端节点到基站）的数据通信建立网络级安全性。同时，用于回程连接的传输层安全（TLS）协议提供了一个补充安全层，以保护基于IP的数据向云传输。

最安全的低功耗广域网技术还包括严格的消息认证机制，以确认消息的真实性和完整性。这可以确保只有有效的设备才能通过您的网络进行通信，并且在传输过程中消息不会被篡改或更改。

庞大的网络容量使您能够在不影响服务质量的情况下根据数据采集点不断增长的需求进行扩展。此外，由于低功耗广域网技术的无线覆盖范围几乎相同，因此网络容量成为基础设施覆盖范围的重要指标。单个基站支持的终端设备和日常消息越多，您需要的基础设施就越少。

有效利用有限的无线电频谱或频谱效率对于实现较大的网络容量很重要。在这种情况下，具有最小带宽使用量的超窄带方法提供了非常高的频谱效率，允许更多的消息适合于分配的频带而不会彼此重叠。（来源物联之家网）同时，采用异步通信的低功耗广域网系统需要一种缓解方案，以防止随着消息数量和传输频率的增加而发生数据包冲突(即自干扰)。

电池寿命对您的总拥有成本和公司的可持续发展目标有重大影响。虽然低功耗广域网技术共享减少功耗的通用方法，但不同系统的电池寿命差异很大。这是由于空中无线电时间（或消息的实际传输时间）存在显著差异，鉴于传输是最耗电的活动，这一点尤其重要。在基于蜂窝的低功耗广域网中，具有高开销和握手要求的同步通信也会很快耗尽电池电量。

沿传播路径移动的设备、移动基站或移动障碍物都是导致分组错误的多普勒频移和深度衰落的源头。缺乏抗多普勒效应能力的低功耗广域网技术只能支持来自静止或缓慢移动的终端设备的数据通信。这限制了它们在特定物联网用例(如物联网车队管理)中的适用性。类似地，这些网络可能无法连接在快速变化环境中运行的节点，例如安装在高速公路旁的设备，并且当车辆的行驶速度超过100公里/小时。

在选择低功耗广域网解决方案时，您还需要考虑哪种更适合您的需求——公共网络还是专有网络。网络运营商运营的公共低功耗广域网的最大优势是节省基础设施成本。然而，公共低功耗广域网意味着您将依赖于提供商的网络覆盖范围，而这往往离全球覆盖还很远。公共低功耗广域网在许多区域都留下了覆盖范围的盲区，并且在网络边缘运行的节点经常遭受连接不可靠的困扰。另一方面，专用网络允许最终用户根据自己的需求在网络设计和覆盖范围上灵活地进行快速部署。公共网络的另一个主要缺点是集中式后端和云服务器上的数据隐私问题。

通过支持多个硬件供应商，并采用软件定义方法的行业标准低功耗广域网技术有助于避免供应商锁定问题，同时促进长期互操作性。因此，采用者可以灵活地适应未来的技术趋势和不断变化的公司需求。通过严格的评估流程，由标准开发组织标准化和认可的解决方案还提供了有保证的可信度和服务质量。

工作频率是选择低功耗广域网技术时要考虑的另一个因素，因为它会大大影响网络性能。由于许可频段的高成本壁垒，大多数低功耗广域网供应商利用无许可的工业、科学和医疗(ISM)频段来加快技术开发和部署。

尽管当今有许多ISM频段可用，但2.4GHz频段和亚GHz频段之间存在一些主要差异。通常，工作在2.4 GHz的低功耗广域网提供更高的数据吞吐量，但代价是距离和电池寿命更短。最重要的是，2.4 GHz无线电波对建筑物的穿透力较弱，并受到更高的同频干扰。

每个物联网应用都有不同的数据速率要求，应根据正在考虑的低功耗广域网解决方案进行衡量。值得注意的是，大多数物联网远程监控应用具有相当高的延迟容限，只需要定期传输数据即可。由于更快的数据速率往往伴随着范围和功耗的权衡，因此选择最能平衡这些标准的解决方案将有利于投资回报。

有效负载或用户数据大小应该由实际的物联网应用需求驱动，而不是由某项技术固定。负载大小可变的低功耗广域网解决方案允许用户将新的用例无缝集成到他们现有的网络基础架构中，而不管负载需求如何。

归根结底，低功耗广域网解决方案背后的技术和技术设计决定了它在上述标准中的性能。

在本系列的第二篇文章中，我们将深入探讨四个主要的低功耗广域网技术组，以及它们如何提供这些参数。敬请期待！

低功耗广域网技术比较1：成功实施的十大标准

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