【導讀】最近幾年物聯網的快速發展帶動了“低功耗廣域網絡”的興起，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。在無線通信技術已經站到物聯網連接領域的中心時，LPWA網絡將成為物聯網全新的、顛覆性的網絡，未來數十億的物聯網設備連接中，LPWA技術是物聯網最深遠的趨勢之一。
如果您比較關注物聯網圈的話，想必已經對“LPWA ”這一名詞有所耳聞。即使從沒見過這一小串字母，也應該在科技媒體上掃見過 LoRa 、 SigFox 這些技術關鍵字、或已聽說了最近老上頭條的華為在剛剛結束的 2015 全球移動寬帶論壇上發布了叫 NB-IOT 的東東。
對，LoRa 、SigFox 、NB-IOT 這些都屬于“ LPWA ”。那么，“ LPWA ”到底是個啥?
物聯網通信技術林立，為何又出現一個 LPWA ?
“ LPWA ”的興起，得益于最近幾年物聯網的快速發展。大家知道，萬物互聯的基礎是利用通信技術把人與物、物與物連接，我們比較熟悉的通信技術包括 WIFI 、藍牙、ZigBee 等短距離無線通信技術和 2G 、 3G 、 4G/LTE 等移動蜂窩通信技術(在此暫不討論工業總線、以太網、光纖等有線通信技術)。
短距離通信技術一般用于智能家居、工業數據采集等局域網通信場景，其優勢是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢也很明顯 --- 傳輸距離短(一般幾十米以內)。而隨著聯網設備增多、設備的類型及應用場景更加豐富，越來越多的設備需要廣范圍、遠距離的連接，如遠程控制、物流追蹤等。你會問，不是還有移動蜂窩通信技術嗎?
的確，目前全球電信運營商已經構建了覆蓋全球的移動蜂窩網絡，我們驕傲的華為公司已經讓喜馬拉雅山上都有了手機信號。而且現在的移動蜂窩網絡除了主要滿足我們人與人間打電話、發短信、刷朋友圈(接入互聯網)以外，也越來越多的開始承載如遠程抄表、車聯網等物聯網應用。然而 2G 、 3G 、 4G 等蜂窩網絡雖然覆蓋距離廣，但基于移動蜂窩通信技術的物聯網設備有功耗大、成本高等劣勢。當初設計移動蜂窩通信技術主要是用于人與人的通信。根據權威的分析報告，當前全球真正承載在移動蜂窩網絡上的物與物的連接僅占連接總數的 6% 。如此低的比重，主要原因在于當前移動蜂窩網絡的承載能力不足以支撐物與物的連接。
因此，為滿足越來越多遠距離物聯網設備的連接需求， LPWA 應運而生。 LPWAN( Low Power Wide Area Network )，低功耗廣域網絡，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。正如短距離無線網絡包含 WIFI 、藍牙、 ZigBee等多種技術， LPWA 也包含多種技術，如 LoRa 、 Sigfox 、 Weightles 和 NB-IoT等。由于是“廣域”網絡，因此必然會涉及網絡運營。所以 LPWA 網絡一般是由電信運營商或專門的物聯網運營商部署，由于 LPWA 網絡連接的基本都是“物”，因此通常也叫“物聯網專用網絡”。
為何選擇 LPWA ?
LPWA 有“遠距離通信”、“低速率數據傳輸”和“功耗低”三大特點，因此非常適合那些遠距離傳輸、通信數據量很少、需電池供電長久運行的物聯網應用。大部分物聯網應用通常只需要傳輸很少量的數據，如工業生產車間中控制開關的傳感器，只有當開關異常時才會產生數據，而這些設備一般耗電量很小，通過電池供電就可工作很久。
LPWA 最適合兩類物聯網應用：一類是位置固定的、密度相對集中的場景，如樓宇里面的智能水表、倉儲管理或其他設備數據采集系統，雖然現在蜂窩網絡已應用于這些領域，但信號穿透問題一直是其短板;另一類是長距離的，需要電池供電的應用，如智能停車、資產追蹤和地質水文監測等，蜂窩網絡可以應用，但無法解決高功耗問題。
對于部署物聯網的企業來說，選擇 LPWA 的一個重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居應用、智能硬件的主流通信技術是 WIFI ，因為 WIFI 的模塊成本比較低，有些有“互聯網思維”的模塊提供商已經將 WIFI 模塊的價格降到了 10 元以內。但支持 WIFI 的物聯網設備通常還需無線路由器或無線 AP 做網絡接入、或只能做局域網通信。而如果選擇蜂窩通信技術，對于企業來說部署成本太高，國產最普通的 2G 通信模塊也要 30RMB 起，而 4G 通信模塊則要 200RMB 起。隨著物聯網的興起，雖然國內已經如雨后春筍般出現了一堆做蜂窩通信模塊的廠商，但穩定性方面、加上現有蜂窩通信技術的高功耗、高成本的硬傷，還是不如 LPWA 更有優勢。華為 11 月份公布的 NB-IOT 發展計劃，聲稱要將 LPWA 通信模塊成本降至 5 美元以下。相信未來低功耗廣域的應用場景中，企業還是會優先選擇 LPWA 。
不得不說的標準
LPWA 作為一類無線通信技術，必然得談標準。進入 2015 年起 LPWA 市場熱鬧非凡，產業鏈相關廠商紛紛合縱連橫成立聯盟，搶占低功耗廣域物聯網市場。其中比較發較快、相對比較成熟的是 Semtech 公司主導的 LoRa 技術， LoRa 聯盟已于今年 3月的世界移動通信大會上成立，聯盟成員包括跨國電信運營商、設備制造商、系統集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創新創業企業等。 LoRa 可應用于諸多垂直行業，包括能源、汽車、物流、農業、商業和制造產業等，這些產業資源應也是未來 LoRa 聯盟發展的成員。最新消息，法國運營商 Orange 近日宣布將采用 LoRa 構建低功耗廣域物聯網，首批將覆蓋包括巴黎、波爾多等 17 個城市。
另一個不得不提的就是華為主導的 NB-IOT 標準。 NB-IOT 是基于現有蜂窩網絡的技術，華為稱為“蜂窩物聯網”。如華為所言，對于移動蜂窩通信市場， 4G 成功商用之后， 5G 的標準化、商業化都需要時間，但物聯網應用不會等到 2020 年才出現，因此在 5G 之前需要有一個技術來支撐運營商開拓物聯網市場。同時，對電信運營商來說，物聯網應用的 ARPU 值會比較低，因此從技術上來講，應該讓運營商很容易在現有基礎上升級去支持。在這樣的情況下，華為推出了 NB-IOT ( Narrow Band-IoT ，窄帶物聯網)。 NB-IOT 技術能夠提供百倍于 4G 的連接規模、百倍于 2G 的靈敏度、設備電池供電壽命同樣可長達 10 年，使蜂窩網絡極大地延伸了應用邊界。據悉目前移動通信行業組織“ 3GPP ”正在制定的 NB-IOT 的標準化工作。 NB-IOT 使用 License 頻段，可與現有移動蜂窩網絡共存。
最新報道，國內電信運營商中國電信、中國聯通都參加了近期舉辦的 NB-IOT 論壇籌備會，相信 NB-IOT 將成為未來國內 LPWA 市場的主流技術。原因有兩：一方面，NB-IOT 對運營商來說，可利用現有的蜂窩網絡基站資源，部署成本很低，這樣國內NB-IOT 網絡很容易落地部署。物聯網設備不像我們用 4G 上網刷朋友圈、看視頻(這年頭土豪很多)會消耗很大流量，由于數據量很少，對運營商來說 ARPU 收入很低，因此運營商必須考慮網絡的部署和運營成本;另一方面， NB-IOT 是由“攻無不克戰無不勝”的華為在主導，以華為的豐富的技術積累、產業鏈整合能力和巨資投入的號召力，相信華為在低功耗廣域物聯網市場定能再創佳績。針對 NB-IOT ，華為已提供芯片、通信模塊、甚至操作系統，還為運營商開發了“ IOT 聯接管理平臺”。提醒對部署LPWA 感興趣的小伙伴，別站在錯隊!
LPWA 的未來趨勢
僅僅幾年前， LPWA 還不存在。今年， LPWA 無線通信技術已經站到物聯網連接領域的中心， LPWA 網絡將成為物聯網全新的、顛覆性的網絡。權威機構預測 2020 年將會有數十億的物聯網設備連接， LPWA 技術是物聯網最深遠的趨勢之一。目前 , 幾乎所有的芯片廠商、設備商、電信運營商和企業等都將 LPWA 視為物聯網的前沿并進行布局。這是一個新興的物聯網領域，而且隨著物聯網不斷升級，它將成為一個巨大的市場機會。
