參考：《從創意到原型：物聯網應用快速開發》 董瑋 高藝 編著

介紹詳細，適合初學無線網絡和物聯網的童鞋

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低功耗廣域網（LPWAN）

一.分類

工作在授權頻段的技術：NB-IoT、EC-GSM

工作在非授權頻段的技術：Lora、SigFox

二. 關鍵特性

1. 通信距離長

LPWAN使用單跳實現了長距離，有4種關鍵技術實現長距離：

① 增加功率譜密度：功率譜密度（單位頻帶內的信號功率，PSD，功率/帶寬）。PSD越大，說明單位頻譜上發送信號強度越大，抗干擾的能力也越大。

② 重傳：通過重傳，提高數據解碼成功率。

③ 多接收天線：1根發射天線，m根接收先天比1根發射天線，1根接收天線有10×lgm的增益。

④ 擴頻：通過增加數據或帶寬的冗余來提升抗干擾能力。擴頻技術有DSSS（直接序列擴頻）、CSS（線性頻變擴頻）、FHSS（調頻擴頻）。

2. 低功耗

每種LPWAN協議都有自己的節能機制，實現低功耗的目的。

① NB-IoT：PSM機制（周期性醒睡）、eDRX機制（長尋呼周期）。

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

• Class A：UE初始化通信模式，UE（User equipment）可以主動向基站發送數據，基站必須接收到UE的數據包時才發送下行數據。
• Class B：UE開啟已同步的監聽窗口，基站可以直接發送下行數據，無須等待UE發送的上行數據。
• Class C：節點持續監聽信道。

3. 低數據率

使用數據傳輸不敏感的場景。實際，NB-IoT上行數據率62.5Kb/s，下行數據率27.2Kb/s，LoRaWAN上下行數據率54.7b/s。

4. 頻段的分配使用

不同技術使用了不同頻段（授權與非授權）。

LoRaWAN：使用非授權頻段。中國LoRaWAN上行使用頻段為470.3~489.3MHz（共30個不連續信道，上行一共96個信道，LoRaWAN使用其中30個），下行為500.3MHz~509.7MHz（48個連續信道），信道帶寬為200KHz。LoRa調制使用帶寬為125KHz，因此存在保護帶。

NB-IoT：使用授權頻段，占用帶寬200KHz，其中傳輸帶寬為180KHz。NB-IoT有3中頻段部署方式：獨立部署（使用LTE未使用的200KHz帶寬）、保護帶部署（利用LTE邊緣保護頻帶中未使用的200KHz帶寬）、帶內部署（占用LTE的一個資源塊）。

5. 基站部署

LPWAN主要有兩種基站部署方式：復用現有基站（NB-IoT復用LTE）；自行搭建基站（LoRaWAN）。

6. 非技術特性

① 協議開放性。NB-IoT閉源，LoRaWAN開源。

② 低成本。NB-IoT復用現有設備，所以成本較低。

總結

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