LPWAN的發展趨勢

張晨

低功率廣域網絡（LPWAN）在智慧城市和農村地區的普及正在迅速發展，同時也在向其他領域發展，從2.4 GHz到衛星網絡。

未來的挑戰是確保物聯網中的數十億設備能夠簡單而無縫地連接起來。解決全球多個應用程序的復雜性問題，可能是大規模推出物聯網所面臨的最大問題。如今，部署和管理數百萬甚至數十億的設備是一項相當大的挑戰。不過，這可以通過開放的標準和可互操作的硬件來解決，且有助于使各種供應鏈、智能基礎設施和農村傳感器網絡更加有效和高效。

自Semtech的LoRa設備推出以來，利用這些設備部署的傳感器目前在subGHz物聯網LPWAN中占比超過2.6億。但近期，該技術得到了提升，可以在全球2.4 GHz ISM頻段使用LoRa，這開辟了全球物流資產跟蹤和工業監控的應用。

在2.4 GHz頻段中使用LoRa，可以設計單個無線節點或移動網關，來權衡數據速率、傳輸效率、功耗和范圍，而無需為全球市場提供不同的版本。這便能帶來生產的規模經濟，降低成本，并降低單一產品庫存的復雜性。

然而，2.4 GHz頻段與其他無線網絡混雜在一起，從WiFi、藍牙、Zigbee、Thread和Matter到專有和自定義鏈接，所有這些都可能產生干擾。但LoRa調制的強大抗噪能力，可以在具有挑戰性的環境中提供連接，包括從工業工廠到密集的城市環境。這使得在建筑物和工廠的2.4 GHz網絡中，可以在低功耗的情況下進行更堅固的連接。

衛星物聯網

LoRaWAN標準最近增強了LoRaWAN設備的一項新功能，稱為長程跳頻擴頻（LR-FHSS），使低功率直接連接到低地軌道甚至地球靜止軌道衛星，為該技術開辟了廣泛的新應用。此外，LR-FHSS通過提高頻譜效率進一步提高了抗噪能力，從而提高了網絡容量。該協議將每個數據包分解成多個模塊，并將它們隨機分布在定義的頻帶帶寬上。且它可以在不同頻率發送的消息上使用冗余物理標頭，進一步提高調制的抗干擾性。

使用傳感器節點連接到這些衛星可以使現有的網絡快速而輕松地擴展，而無需分配額外的資本支出以及等待地面網絡基礎設施部署。這項技術實現了地面和衛星網絡之間的完全互操作，LoRa和LR-FHSS調制方案可以同時在網關或網絡服務器中共存，不同的網關可以在同一網絡中共存。

社區鄰里網絡

另一個有趣的領域是社區網絡的增長和加速。除了商業利益之外，此類網絡甚至可以推動解決方案，幫助社區采取更環保的方法。這些點對點網絡讓公民使用LoRaWAN將本地網關托管到自家的家庭寬帶。LoRaWAN的長距離覆蓋，意味著某些中小城市可以通過“少數網關”快速且經濟有效地提供覆蓋。

隨著客戶需要，使用多種技術來構建解決方案，物聯網的更多互操作性是一個關鍵趨勢，這將導致人們對網絡和計算技術的更多認可，將LoRaWAN與其他物聯網連接技術、開源代碼以及開放硬件結合在一起。使用標準的、可互操作的協議可以實現廣泛的開放硬件。開發人員可以放心，使用LoRa的設備可以連接到網關，無論是智能建筑、集裝箱船還是衛星。

但問題不僅僅是傳感器的硬件和在特定頻段運行的收發器，將傳感器連接到網關只是故事的一半。這些數據需要被捕獲、收集、聚合并轉化為可操作的數據，而將這些有價值的數據連接到云，是這些差異技術的一項重大挑戰。

在所有這些頻段、地面或衛星網絡上使用單一協議，以及低成本、低功耗的硬件，可以提供一致的數據模型。這有助于簡化基于云的數據管理系統，且無論數據來源如何，都能提供可操作的見解。從數以百萬計的設備中提供見解，有助于提高各種流程的效率。

物聯網的碎片化是擴展網絡的一個主要挑戰。有了LoRa，一個單一的開放協議就可以建立一個由硬件、軟件和云提供商組成的生態系統。在這個生態系統中，低成本、低功耗的硬件可以在sub-GHz、2.4 GHz和衛星頻段上運行。這種可互操作的硬件可以將重要數據交付給云，從而聚集了許多不同的系統。正是這種提供優化運營所需的洞察力，使供應鏈、智能基礎設施和農村網絡在世界各地更加完善。