汇总低功耗物联网LPWAN连接技术浅谈

　如果你的 IoT 项目打算使用 LPWAN，但是选择哪一种呢？当前市面上有多种 LPWAN 技术，本文将对这些技术做一个详细对比。
　　本文是 LPWAN（低功率广域网）的物联网连接技术系列文章的第二篇。第一篇文章是 LPWAN 的简单概述，包括了低功耗广域网的定义以及 LPWAN 技术相对于其他物联网连接技术的优势。本文我们将更加详细地介绍 多种LPWAN 在物联网领域的区别。
　　最终，你将了解到 LPWAN 是否适合你的 IoT 应用程序，如果是，又如何最好地推进你的项目。
　　市面上有多种 LPWAN 技术和标准，我们将重点关注 SigFox、LoRa、RPMA、Symphony Link 和 Weightless，因为这几项技术的开发和应用最为活跃。一些其他的专有协议栈，如 Dash7 联盟协议，本文将不会涉及到，因为其关注度不高。
　　接下来我们将分别概述这几种 LPWAN 技术。在本系列文章的剩余部分中，我们针对每一种技术，深入探索其优缺点，剖析协议栈技术细节。
　　SigFox
　　SigFox 成立于2009年，是一家总部位于法国 Labège 的法国公司。SigFox 在欧洲的推广非常成功，可以说是 LPWAN 领域中最具吸引力的（或者至少是最具知名度的）。它还拥有一个伟大的供应商生态系统，包括德州仪器、Silicon Labs 和 Axom。
　　SigFox使用专有技术，使用较低的调制速率来实现更长的传输范围。基于这样的设计，SigFox 对于只需要发送少量、不常见的突发数据的应用场景来说是一个很好的选择。
　　SifFox 典型的应用包括停车传感器、水表或智能垃圾桶。当然，它也有一些缺点。将数据发回传感器、设备（下行能力）受到严重限制，信号干扰可能成为问题。
　　LoRa
　　LoRa 联盟是一个开放的非营利组织，旨在促进和推广 LPWAN 技术的生态系统。它在北美、欧洲、非洲和亚洲拥有约400家会员公司，其创始成员包括 IBM、MicroChip、思科、Semtech、Bouygues 电信、Singtel、KPN、Swisscom、Fastnet 和 Belgacom。
　　LoRaWAN 是由 LoRa 联盟管理的开放标准网络层协议。然而，它并不是真正的开放，因为实现一个完整的 LoRaWAN 协议栈的底层芯片只能通过 Semtech 公司提供。具体来讲，LoRa 是物理层，也就是芯片。而 LoRaWAN 是 MAC 层，即芯片上的软件，用以实现网络连接。
　　其功能类似于 SigFox，因为它主要用于多个终端的仅针对上行链路的应用（来自传感器、设备到网关的数据）。它不使用窄带传输，而是使用编码消息来扩展不同频率信道和数据速率的信息。这些消息减少了相互冲突和干扰，从而增加了网关的容量。
　　RPMA
　　随机相位多重访问（RPMA）是由 Ingenu 开发的专有 LPWAN 技术栈。该公司于2008年成立于加利福尼亚州圣地亚哥，由前高通的工程师组建，最初的名字叫做 On-Ramp Wireless。
　　作为 IEEE 802.15.4k任务组（致力于低功耗设备监控）的创始成员，Ingenu 在开发RPMA 方面付出了巨大的努力，而 SigFox 和 LoRaWAN 集团则专注于加快上市时间。
　　RPMA 的技术架构使其在上行和下行双向通信上都比其他技术更加出色。它声称具有更好的多普勒效应、调度算法和抗干扰性。它工作在全球范围都可用的2.4 GHz（用于WiFi和蓝牙）频段。这意味着它不会像 SigFox 和 LoRa 那样针对不同区域的技术架构需要更改和调整。
　　根据其内部研究，RPMA 具有更高的通信距离指标：RPMA 为177，SigFox 和 LoRa 分别为 149和157。这意味着 RPMA 具有更大的覆盖范围。
　　Symphony Link
　　Link Labs 是 LoRa Alliance 成员，因此它使用 LoRa 芯片。然而，Link Labs 并没有使用LoRaWAN，而是在 Semtech 的芯片之上构建了一个名为 Symphony Link 的专有的MAC层（软件）。
　　Link Labs 成立于2013年，由约翰霍普金斯大学应用物理实验室的前成员组建，总部设在马里兰州的安纳波利斯。
　　与 LoRaWAN 相比，Symphony Link 增加了一些重要的连接功能，包括：保证消息可靠收发、固件空中升级、解除占空比限制、提供中继功能和动态扩容。
　　Weightless
　　Weightless SIG（特殊兴趣小组）成立于2008年，其使命是实现 LPWAN 的标准化。有五个发起成员，包括埃森哲、ARM、M2COMM、欧洲索尼和 Telensa。
　　Weightless 是低于 1GHz 的未授权频谱中唯一的真正开放的标准。Weightless 有三种版本针对不同的应用场景：
　　Weightless-W：暂未使用（授权 TV 频段中的未使用的本地频谱）
　　Weightless-N：由 NWave 技术诞生的未授权频谱窄带协议
　　Weightless-P：由 M2COMM 的 Platanus 技术诞生的双向协议
　　尽管 Weightless-W 具有更低的功耗，Weightless-N 和 Weightless-P 依然更受欢迎一些。
　　Weightless-N/NWave
　　Nwave 在功能方面与 SigFox 非常相似，但它宣称自己拥有更好的 MAC 层实现。它声称使用了先进的解调技术来支持自身网络与其他无线电技术的共存，并且这种共存不会造成额外的通信干扰。像 SigFox 一样，它最擅长基于传感器的网络通信、温度采集、水位监控、智能测量以及其他的一些类似应用。
　　Weightless-P
　　该标准在 12.5 kHz 窄带（大于 SigFox 但小于 LoRa）中使用 FDMA + TDMA 调制。它还具有自适应数据速率，类似于 Symphony Link（200bps到100kbps）。具有很高的灵敏度，传输速率为 625 bps时 信号强度为 -134 dBm，同时支持 PSK 和 GMSK 调制。
　　Weightless-P 适用于对于上行数据和下行数据都有重要要求、 业务比较复杂的私有网络应用场景。针对 Weightless-P 的开发套件已经上市。