近年来物联网发展过程中，低功耗广域网(LPWAN)概念成为了一个突出的推动者。物联网的核心价值是对物理设备、流程和人员的前所未有的数据收集，从而实现明智的决策。而这些数据主要来自于单个、电池供电的物联网传感器，这些传感器分布在工厂、矿山、油田和商业建筑等大型、结构密集的园区中。
传统无线技术无法满足物联网传感器网络的范围、功率和成本要求。传统的蜂窝连接(如3G、LTE……)和无线局域网(如Wi-Fi)对于从大量传感器设备传输少量数据来说过于昂贵和耗电。其他解决方案，如蓝牙，Zigbee, Z-Wave的覆盖范围又不如人意，尽管其中许多技术标准采用网状拓扑来扩展覆盖范围，但多次信号中继会造成大量的能源消耗，同时需要复杂的网络规划和管理。因此，网状网络最多适用于中等范围的应用场景。
LPWAN标准克服了这些缺陷，为大规模物联网应用提供了高效、经济且易于部署的解决方案。LPWAN概念非常适合低带宽、小载荷的应用，如空气质量监测、占用检测、设备跟踪和环境监测。
LPWAN的网络结构及特征
LPWAN采用星型拓扑，其中基站从众多远程分布式终端节点收集数据。除了蜂窝LPWAN(即NB-IoT)之外，终端节点和基站之间的连接是非tcp /IP的，以避免接受大量数据包。在接收和解调消息后，基站通过标准TCP/IP回程链路(例如以太网、蜂窝网络等)将它们中继到后端服务器。对于公共LPWAN服务，数据在到达最终用户的应用程序之前必须通过网络运营商的服务器路由，而在私有管理的LPWAN中，数据可以直接传输到用户的云平台，以实现完全的数据隐私和控制。
LPWAN技术有两个标志性特征，覆盖范围和低功耗。通常Wi-Fi和蓝牙技术最多只能在几十米或100米范围内通信，但LPWAN在乡村地区可以传输长达15公里的信号，在城市结构密集的地区可以传输长达5公里的信号。LPWAN还提供深度穿透能力，可以连接室内和地下管道内的设备。而且LPWAN的收发器设计通常非常小巧，最大限度地降低了终端节点设备的成本和功耗。
覆盖范围
覆盖范围通常是根据接收器灵敏度来衡量的，在lpwan中，接收器灵敏度可达到-130 dBm，而蓝牙灵敏度为-70 dBm。通常是通过降低信号带宽从而降噪或增加处理增益(即扩频)来实现的，两者都是以较低的数据速率为代价的。
在大多数LPWAN解决方案中使用sub-GHz频段，而不是流行的2.4 GHz频段，进一步提高了覆盖范围和穿透能力。由于波长与空间路径损失成反比，LPWAN解决方案还可以更好地穿透传播路径上的墙壁、树木和其他结构，同时在固体障碍物周围弯曲得更远。
低功率
LPWAN系统采用多种方法来优化电源效率，确保终端节点设备的电池寿命长达多年。首先，平常收发器被置于深度“睡眠”模式，因此功耗非常低。在使用过程中，制定了监听规则，以便设备仅在预定义的时间或在上行链路发送到接收下行链路消息后不久“唤醒”。同时许多LPWAN技术采用轻量级异步协议来最小化数据处理环节。
星形拓扑结构带来了巨大的功耗优势。在多跳网状拓扑中，设备必须花费额外的能量来侦听和转发来自其他设备的消息。另一方面，星型网络允许设备“关闭”，并在大部分时间保持睡眠模式。这是因为在不同的系统中，每条信息的传输时间或广播时间是非常不同的，而传输在技术上是最消耗能量的活动。短的广播时间意味着收发器可以更快地关闭，以进一步降低功耗。
蜂窝LPWAN是什么
LTE-M和NB-IoT是蜂窝LPWAN的两个主要变体。两者都采用窄带方法，将接收的信号带宽和数据速率降低以提高范围和建筑物穿透能力。与LTE相比，它们的传输功率和技术设计复杂性也大大降低，以实现低成本、低功耗的质量。然而，NB-IoT使用的系统带宽(200 kHz)比LTE-M (1.4 MHz)小得多，因此是地下和室内应用的更好选择。蜂窝LPWAN选项适合于更高数据速率的物联网用例和电信基础设施成熟的智慧城市场景。
TPUNB®(Techphant Ultra-Narrow Band)是技象科技聚焦物联网底层硬核关键技术，100%自主研发的LPWAN无线窄带通信系统，通过TPUNB基站、网关、模组等网元设备，采用多种组网方式，灵活搭建多种场景的安全物联专网，实现网络覆盖范围内大量感知终端的超低功耗连接，具备高安全性、抗强干扰、多并发、低成本、易部署等特点，可广泛应用于智慧城市、智慧园区、智能电力、工业物联网等众多领域。
