无线传感器是如何为万物互联赋能的

（文章来源：千家网）

虽然传统的无线标准是有效的，但一种新的，对无线传感器网络更具效益的标准已经出现。低功耗广域网（LPWANs）作为远距离数据传输的关键技术正在不断发展壮大，LPWANs可以支持数十亿传感器，并将大量用于物联网应用。与传统标准相比，LPWANs具有一些优势。首先，可以更低的比特率传输信息。只需进行一次电池充电，传感器就可以在LPWANs上运行几年。由于数据可以远距离传输，LPWANs还可以支持覆盖广大地理区域的传感器。

从成本角度来看，在LPWANs上部署无线传感器比其他方法更具性价比。由于数据速率太低，硬件需求就不那幺强烈了。使用LPWANs有几个缺点。LPWAN不太适合于涉及大数据包的应用程序。需要传输更多数据的传感器网络应该使用更大容量的蜂窝或短距离WiFi、BLE和Zigbee网络。此外，LPWANs使用未经许可的无线电频率，从干扰的角度来看，这可能更难管理。用于无线传感器的叁种主要LPWANs是LoRa、SigFox和NB-IoT。

LoRa是一种被广泛接受的标准，它使用线性调频扩频调制方案在非常远的距离上传输数据。LoRa是LoRaWAN（通过网关或LoRaWAN网络提供商连接无线传感器）公开可用的层规范。LoRaWAN具有比SigFox更高的带宽，并且可以在有干扰的环境中更有效地传输数据包。

使用LoRaWAN，数据可以在网关和网络服务器之间通过加密消息发送。服务器对最终发送到最终应用程序的数据进行身份验证和解密。用户可以通过LoRaWAN直接向无线传感器发送消息以重新配置设备。LoRaWAN传感器根据传感器发送和接收消息的能力分为叁类。A类设备一直处于休眠模式，直到有东西可传输。这些传感器可以随时发送上行消息，这使得它们在无线传感器和执行器网络（WSAN）中作用重大。

B类传感器为设备安排窗口以接收来自服务器的下行消息。C类传感器为消息维护一个打开的接收窗口，直到它们需要传输信息。因此，C传感器可以实现低延迟通信，但比其他类型的传感器消耗更多的功耗。对于所有这些LoRaWAN传感器类型，网络开发人员必须有适当的网关硬件来接收数据并将信息传递给服务器。

SigFox使用超窄带传输将无线传感器直接连接到基站。该标准已在55个以上的国家/区域覆盖，并可以在美国以600bps的速率支持每个子频段超过100个以上的信道。但是，数据包仅限于12个字节，而且该标准不允许消息ACK（确认字符）。SigFox用户按每台设备和每天发送的上行与下行消息数量付费。

NB-IoT利用现有的蜂窝塔基础设施为低功耗设备提供广泛的覆盖范围。该标准采用保护带窄通道，以避免干扰，并能很好地穿透室内环境。2018年，T-Mobile通过4G网络增加了NB-IoT的覆盖范围。设计无线传感器网络有几个关键特性行持续的维护和更换。

首先，应该易于在网络中定位节点。当开发人员知道在哪里可找到他们所有的设备时，进行传感器的维护（比如更换电池和更新组件）就容易多了。第二，传感器网络应该能够承受节点故障而不会造成广泛的干扰。拓扑在网络如何处理连接性的问题中起着重要作用。部署无线传感器网络的用户必须选择能够承受组件故障的拓扑结构。

第叁，网络应该易于扩展。开发人员必须能够有效地扩展他们的无线传感器网络，同时，不必投入大量的资金。最后，功耗。使用的无线传感器应与物联网应用程序的数据需求保持一致。