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力。随着各种LPWAN解决方案和供应商的出现，为物联网项目选择合适的技术解决方案并非易事。为了帮助您选择正确的解决方案，我们正在编写一个由两部分组成的帮助文章系列。在第一篇文章中，我们将讨论根据您的用例和需求选择最佳LPWAN技术的十大标准。1.可靠性工业级可靠性的重要性怎么强调都不为过，尤其是在关键任务应用中。高接收率和最小的数据包丢失消除了重新发送消息的需要，即使在不利条件下也是如此。这可确保重要数据快速到达，同时提高能源效率。抗干扰性是确保LPWAN技术在日益拥挤的非授权频谱中运行的高可靠性的先决条件。LPWAN的技术设计决定了在高流量时避免干扰或数据包碰撞的能力，从而提高整体接收率。2.安全消息的机密性、认证和完整性是网络安全的核心要素。网络中应嵌入多层端到端加密，以保护消息机密性免受窃听和潜在危害。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，128位AES可用于为空中接口（从终端节点到基站）上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的数据传输到云端。最安全的LPWAN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。这可确保只有有效的设备才能通过您的网络进行通信，并且消息在传输过程中不会被篡改或更改。3.网络容量庞大的网络容量使您可以在不影响服务质量的情况下，根据不断增长的数据采集点需求进行扩展。此外，由于LPWAN技术具有几乎相同的无线覆盖范围，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。有效使用有限的无线电频谱或频谱效率对于实现大网络容量很重要。在这种情况下，具有最小带宽使用率的超窄带方法提供了非常高的频谱效率，允许更多消息适合分配的频带而不会相互重叠。（来源物联网家庭网络）同时，随着消息数量和传输频率的增加，采用异步通信的LPWAN系统需要一种缓解方案来防止数据包冲突（即自干扰）。4.电池寿命电池寿命对您的总拥有成本和您公司的可持续发展目标有重大影响。虽然LPWAN技术共享降低功耗的通用方法，但电池寿命因系统而异。这是由于空对空时间（或消息的实际传输时间）存在显着差异，考虑到传输是最耗电的活动，这一点尤为重要。在基于蜂窝的LPWAN中，具有高开销和握手要求的同步通信也会快速耗尽电池电量。5.移动支持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来源。缺乏多普勒抗扰性的LPWAN技术只能支持来自固定或缓慢移动的终端设备的数据通信。这限制了它们对特定物联网用例的适用性，例如物联网车队管理。同样，这些网络可能无法连接在快速变化的环境中运行的节点，例如安装在高速公路旁边的设备以及当车辆以超过100公里/小时的速度行驶时。6.公共网络与私有网络在选择LPWAN解决方案时，您还需要考虑哪种更适合您的需求——公共网络还是私有网络。由网络运营商运营的公共LPWAN的最大优势是节省基础设施成本。但是，公共LPWAN意味着您将依赖提供商的网络覆盖范围，而这通常远非全球覆盖范围。公共LPWAN在许多区域留下了覆盖漏洞，在网络边缘运行的节点经常遭受不可靠连接的困扰。（来源物联网之家）另一方面，私有网络允许终端用户根据自己的需要在网络设计和覆盖方面灵活快速部署。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。7.专有与标准支持多个硬件供应商并采用软件定义方法的行业标准LPWAN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。由标准制定组织标准化和认可的解决方案还通过严格的评估流程提供有保证的可靠性和服务质量。8.工作频率工作频率是选择LPWAN技术时要考虑的另一个因素，因为它会极大地影响网络性能。由于许可频段的高成本壁垒，大多数LPWAN供应商利用未许可的工业、科学和医疗(ISM)频段来加速技术开发和部署。尽管现在有许多可用的ISM频段，但2.4GHz频段和sub-GHz频段之间存在一些主要差异。通常，以2.4GHz运行的LPWAN以缩短范围和电池寿命为代价提供更高的数据吞吐量。最重要的是，2.4GHz无线电波对建筑物的穿透力较小，并且会受到较高的同频干扰。9.数据速率每个物联网应用程序都有不同的数据速率要求，应根据正在考虑的LPWAN解决方案进行权衡。值得注意的是，大多数物联网远程监控应用程序都具有相当的延迟容忍度，并且只需要定期传输数据。由于更快的数据速率通常伴随着范围和功耗的权衡，选择最能平衡这些标准的解决方案将有利于投资回报。10.可变有效负载大小有效负载或用户数据大小应由实际物联网应用需求驱动，而不是由某种技术固定。可变负载大小的LP-WAN解决方案允许用户将新用例无缝集成到他们现有的网络基础设施中，而不管负载要求如何。归根结底，LPWAN解决方案背后的技术和技术设计决定了其在上述标准中的表现。在本系列的第二篇文章中，我们将深入探讨四个主要的LPWAN技术组以及它们如何提供这些参数。敬请关注！
