低功耗广域网络(LPWAN)是一种用于物联网设备和传感器的远距离通信技术，其特点在于能够以低能耗方式实现长距离连接和数据传输。这种技术的优势在于提供了低成本、低功耗、广覆盖的通信连接，使得大规模的物联网设备能够进行长距离、长时间的数据传输，从而推动了物联网技术在各个领域的应用和发展。
低功耗广域网络(LPWAN)的特点主要包括以下几个方面：
- 低功耗：LPWAN技术的一个显著特点是其低功耗特性。这意味着设备可以在长时间内运行，而不需要频繁更换电池或充电，从而大大延长了设备的使用寿命和降低了维护成本。
- 长距离传输：与传统的无线通信技术相比，LPWAN技术支持更远的传输距离，一般超过5km，甚至在某些情况下可以达到几十公里。这使得LPWAN非常适合于需要覆盖广阔区域的应用场景。
- 低成本：LPWAN技术的另一个优势是其低成本特性。由于其低功耗和长距离传输的能力，LPWAN能够以较低的成本实现广泛的网络覆盖，这对于大规模部署物联网设备尤为重要。
- 适用于物联网应用：LPWAN技术特别适合于物联网(IoT)应用领域。它能够满足大量设备的连接需求，同时保证低功耗和长距离传输的需求，为物联网设备提供可靠的、低成本的通信连接。
- 多样化的技术支持：LPWAN技术包括多种不同的实现方式，如LoRa、NB-IoT等，每种技术都有其特定的应用场景和优势。这些技术支持不同的数据速率、覆盖范围和功耗要求，为开发者提供了灵活的选择。
- 节能机制：为了实现低功耗的目的，每种LPWAN协议都采用了自己的节能机制，如PSM机制(周期性醒睡)、eDRX机制(长寻呼周期)等，这些机制有助于进一步降低设备的功耗。
低功耗广域网络(LPWAN)以其低功耗、长距离传输、低成本、适用于物联网应用等特点，在物联网领域发挥着重要作用，为大规模物联网设备的部署提供了有效的技术支持。
一、 低功耗广域网络(LPWAN)的最新技术进展是什么?
低功耗广域网络(LPWAN)的最新技术进展主要体现在以下几个方面：
- 增强型特性：LPWAN技术不断发展，以提供增强的特性和功能。这包括提高数据速率、增加设备密度支持，并加强安全措施。
- 市场影响：LPWAN技术在智慧城市和工业4.0革命中发挥着关键作用，特别是LoRaWAN 2024年和NB-IoT的最新趋势，对全球市场产生了显著影响。
- 技术融合使用：TPUNB技术作为非蜂窝LPWAN技术之一，其最新的发展情况及产业洞察显示了技术融合使用的趋势。
- 全球市场格局：全球LPWAN市场已经基本形成了稳定的”2+2″格局，即NB-IoT、TPUNB、LoRa、LTE-M和Sigfox五类技术组成的授权频谱阵营和非授权频谱阵营，这五类技术的节点数占据所有LPWAN节点的份额超过了96%。
- 技术比较研究：随着物联网市场的快速增长，LPWAN已成为一种流行的低速率长距离无线电通信技术。Sigfox、LoRa和NB-IoT是争夺大规模物联网部署的三大领先LPWAN技术。
- 拓扑结构的关注：LPWAN作为一种适用于物联网的无线通信技术，其拓扑结构正逐渐受到广泛关注，这对于网络的基础架构至关重要。
LPWAN技术的最新进展主要集中在增强型特性、市场影响、技术融合使用、全球市场格局的形成、技术之间的比较研究以及对拓扑结构的关注等方面。这些进展不仅展示了LPWAN技术的发展方向，也反映了其在全球物联网领域中的重要地位和作用。
二、 不同LPWAN技术(如LoRa、NB-IoT)在实际应用中的性能和成本效益?
评估不同LPWAN技术(如LoRa、NB-IoT)在实际应用中的性能和成本效益，首先需要考虑的是这些技术的基本特性和优势。我们可以从以下几个方面进行分析：
- 成本效益：LPWAN技术的一个显著特点是其成本效益。由于不需要高昂的基础设施投资，LPWAN技术相比其他无线技术更具成本效益。此外，LPWAN技术还具有长电池寿命和广泛的覆盖范围，这有助于降低维护成本。然而，LPWAN技术在成本效益分析方面面临的挑战包括提高传输速率、降低功耗、降低成本、技术兼容性、大规模连接的挑战以及市场和技术生态的发展等方面。
- 性能指标：对于NB-IoT而言，网络性能评估与优化的主要指标包括覆盖、干扰、容量、完整性、接入和保持六个维度。优质的网络应做到覆盖合理、干扰抑制、容量优化和业务感知优良。NB-IoT网络覆盖性能评估与优化的一个具体指标是连续SINR质差里程占比，这有助于评估RS-SINR质差里程。
- 技术特点：LoRa和NB-IoT都是LPWAN技术的代表，它们具有长距离、低功耗的特点，可以延长电池寿命，形成大范围的信息传输。NB-IoT特别适用于mMTC场景，能够处理大规模低功耗连接并提供超大覆盖范围，同时具有深度室内穿透性能。
- 应用场景：选择合适的LPWAN技术时，还需要考虑特定的应用场景。例如，如果应用场景需要广泛的覆盖范围和深度室内穿透能力，NB-IoT可能是更合适的选择。而如果应用场景强调长距离通信和低功耗，LoRa可能更加适合。
评估不同LPWAN技术在实际应用中的性能和成本效益时，需要综合考虑技术的成本效益、性能指标、技术特点以及适用的应用场景。通过对比这些因素，可以选择最适合特定需求的LPWAN技术。
三、 LPWAN技术在物联网安全方面面临哪些挑战，以及如何应对这些挑战?
LPWAN技术在物联网安全方面面临的挑战主要包括网络攻击的脆弱性、设备多样性和网络异构性、数据隐私保护等方面。具体来说，LPWAN技术如IQRF等在智能城市、工业控制和家庭自动化等多种IoT应用中变得越来越受欢迎，但这些技术容易受到网络攻击，这些攻击可能会破坏网络的正常运行或泄露敏感信息。此外，尽管存在安全机制，LPWAN仍然容易受到广泛的攻击。这些挑战不仅限于LPWAN技术本身，还包括物联网场景的多样化和需求碎片化，不同场景对智能设备的需求不同，这也给安全管理带来了挑战。
为了应对这些挑战，可以采取以下措施：
- 轻量级加解密算法：针对LPWAN物联网感知层的安全问题，可以通过采用轻量级加解密算法来提高安全性。
- 终端设备加固：通过加强终端设备的安全措施，如使用强密码、实施最新的加密协议等，可以有效提升设备的安全性。
- 整体安全防护：建立安全的互联网连接，并采用物联网设备的安全最佳实践，以确保从网络通信到数据安全保护的整体安全性。
- 分析和测试：利用OWASP等工具进行安全性和漏洞的分析和测试，识别潜在的安全弱点并提出改进建议。
面对LPWAN技术在物联网安全方面的挑战，需要采取多方面的措施，包括但不限于采用先进的加密技术、加强设备和网络的安全防护、以及进行定期的安全分析和测试，以确保物联网系统的安全性和可靠性。
四、 哪些LPWAN设备提供商提供最具竞争力的产品和服务?
目前市场上提供最具竞争力的LPWAN设备和服务的提供商主要包括LoRa联盟®成员和一些主要厂商。特别是，LoRa联盟®成员之间的合作，如与Semtech、Actility、Arad 和Deviceroy的合作，推动了LoRaWAN连接的创新中继功能的全球首个商业实施，这进一步证明了LoRaWAN技术及其生态系统的竞争力。
此外，全球与中国LPWAN资产跟踪器市场的主要厂商包括Alliot Technologies、Ubiik、Semtech、BOX ID Systems和Haystack等，这些公司在国际市场占有重要份额，显示了它们在LPWAN设备和服务提供方面的竞争力。
虽然蜂窝物联网也在LPWAN领域发挥着重要作用，并且在某些方面可能具有竞争优势，但LoRaWAN技术因其成熟性、广泛的生态系统支持以及与其他技术如Sigfox相比所具有的技术和商业优势，仍然是市场上最具竞争力的LPWAN技术之一。
五、 在全球范围内，哪些国家或地区对LPWAN技术的发展和应用最为积极?
可以看出美国、中国和荷兰/新加坡是全球范围内对LPWAN技术发展和应用最为积极的国家或地区。
- 美国在LPWAN技术的应用方面表现出了明显的积极性。2025年，美国物联网蜂窝连接中LPWAN将占近半，且5G应用显著增加至16% 。此外，德国电信(T-Mobile)与斯普林特(Sprint)的潜在合并预计将使他们在2025年在美国排名提升，这表明美国企业对于LPWAN技术的投资和发展非常重视 。
- 中国在全球LPWAN市场中占据了四分之三的市场份额，显示出其在该领域的领先地位 。中国电信物联网连接数的快速增长，连续两年增速超过40%，进一步证明了中国在LPWAN技术发展和应用方面的积极态度 。
- 荷兰和新加坡也是LPWAN技术的重要推动者。KPN在荷兰推出了LPWAN服务，并致力于将整个国家转变为一个智慧国家，连接城市和农村地区 。而新加坡则通过沃达丰等公司授权NB-IoT技术，成为LPWAN技术应用的活跃地区 。
美国、中国、荷兰和新加坡是全球范围内对LPWAN技术发展和应用最为积极的国家或地区 。
