低功耗广域网技术(LPWAN)是指一类用于远距离通信的无线通信技术，通常用于物联网设备和传感器的连接。LPWAN 技术的特点是具有较长的通信距离和深度覆盖范围，而且能够以低功耗的方式进行通信。这种技术通常适用于需要长时间运行的低功耗设备，例如远程传感器、智能城市基础设施、农业传感器网络和工业监控系统等。那么低功耗广域网技术有哪些呢？
低功耗广域网技术主要包括以下几种：
- 窄带物联网(NB-IoT)：这是一种基于蜂窝网络的LPWAN技术，它能够在现有的蜂窝网络基础设施上提供广泛的覆盖范围和较低的功耗。
- TPUNB：TPUNB采用基于联合扩频调制的超远距离无线传输技术，在传输距离、抗干扰性、网络容量、低功耗等方面展现出了相对于现有LPWAN技术的优势，特别是在长距离通信、大规模物联网应用构建方面表现突出。
- LoRaWAN：LoRa技术以其长距离通信、低功耗、高强度抗干扰等特点，在众多物联网应用领域中脱颖而出。LoRaWAN是基于LoRa技术的一种LPWAN实现，支持远距离通信和组网应用。
- Sigfox：Sigfox是一种LPWAN技术，以其极低的数据传输速率和高能效而著称，适用于需要长期电池寿命的应用场景。
- LTE-M：LTE-M是一种基于蜂窝网络的LPWAN技术，提供比传统GPRS更高的数据传输速率和更好的覆盖范围。
- 5G NR：5G NR作为下一代移动通信技术，其高速率、大容量和低延迟特性使其成为LPWAN技术的一个潜在选择，尽管目前主要关注的是5G的其他方面，如增强移动宽带(eMBB)和超可靠低延迟通信(URLLC)，但5G NR也展现出支持LPWAN应用的潜力。
- 802.11ah：这是一种基于Wi-Fi的LPWAN技术，旨在为物联网设备提供广泛的覆盖范围和低功耗解决方案。
- eMTC：eMTC是一种基于蜂窝网络的LPWAN技术，提供广泛的信号覆盖范围、海量连接能力、低功耗和低成本等优点。
- mioty：mioty是一种新型的LPWAN技术，工作在sub-1GHz免许可频段上，可实现远距离通信和组网应用，适用于大规模工业和城市物联网应用。
这些技术各有特点，适用于不同的应用场景和需求。例如，NB-IoT和LTE-M适合于需要广泛覆盖和较高数据传输速率的场景，而LoRaWAN和TPUNB则更适合于需要长距离通信和低功耗的应用。随着物联网技术的发展，这些技术将继续演化，以满足不断增长的连接需求和更高效的能量管理。
一、 窄带物联网(NB-IoT)的技术细节和在实际应用中的表现如何?
窄带物联网(NB-IoT)是一种专为大规模低功耗连接设计的技术，它在实际应用中展现出了显著的优势和广泛的应用场景。我们可以详细了解NB-IoT的技术细节及其在实际应用中的表现。
技术细节
- 广覆盖、低功耗、低成本、大连接：NB-IoT的四大特点使其成为物联网领域的关键技术之一。这些特点确保了NB-IoT能够在广泛的地理区域内提供服务，同时保持设备的低能耗运行，降低了部署成本，并支持大量设备的连接。
- 下行技术：NB-IoT的下行技术与LTE一致，采用正交频分多址(OFDMA)技术，具有15kHz的子载波间隔，以及特定的时隙、子帧和无线帧长度。这表明NB-IoT在物理层面上与现有的蜂窝网络技术兼容，能够利用现有的网络基础设施进行扩展。
- 物理层简介：NB-IoT的物理层支持的规格详细介绍了其与LTE的区别，强调了其在物联网领域的适用性。
实际应用
- 智慧家庭、智慧出行、智慧城市等智能世界的基础联接：NB-IoT技术被应用于多个方面，如智慧水表、智慧停车、智慧路灯、智慧农业和白色家电等，展现了其在构建智能世界中的基础作用。
- 农业示范应用：通过将NB-IoT技术与传感器结合，可以实现对农作物的实时监控，包括采集环境数据和植物生理生态指标等，进而通过NB-IoT网络上传至云平台和手机app，具有环境超限报警功能。这一应用案例充分展示了NB-IoT在提高农业生产效率和管理水平方面的潜力。
NB-IoT技术以其广覆盖、低功耗、低成本和大连接的特点，在物联网领域发挥着重要作用。其在实际应用中的表现，如智慧家庭、智慧城市和农业监控等方面的应用，进一步证明了NB-IoT技术的有效性和广泛适用性。
二、 TPUNB技术的具体工作原理是什么，以及它与现有LPWAN技术相比有何优势?
TPUNB技术(Techphant Ultra-Narrow Band)是一种专注于物联网底层硬核关键技术的LPWAN(低功耗广域网)无线窄带通信系统。它通过基站、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。TPUNB具备高安全性、抗强干扰、多并发等特点。此外，TPUNB采用基于联合扩频调制的超远距离无线传输技术，支持433 MHz、470~510 MHz的非授权频段。
与现有的LPWAN技术相比，TPUNB具有以下优势：
- 传输距离远：TPUNB可以实现数十公里范围内的无线传输，这使得它在长距离通信方面具有明显优势。
- 抗干扰性强：TPUNB具有较强的抗干扰能力，这对于提高通信的稳定性和可靠性至关重要。
- 网络容量大：TPUNB能够支持更多的并发连接，这对于构建大规模物联网应用非常有利。
- 低功耗：TPUNB设备可以使用电池供电，并且可以实现多年的使用寿命，这大大降低了维护成本和能源消耗。
- 广覆盖、可定制、安全可靠：TPUNB具备广覆盖、可定制、安全可靠等技术优势，能够满足不同应用场景的需求。
TPUNB技术通过其独特的设计和技术特点，在传输距离、抗干扰性、网络容量、低功耗等方面展现出了相对于现有LPWAN技术的优势，特别是在长距离通信、大规模物联网应用构建方面表现突出。
三、 LoRaWAN与其他LPWAN技术(如 Sigfox、eMTC)的性能比较如何?
LoRaWAN与其他LPWAN技术(如Sigfox、eMTC)在性能上的比较，主要体现在以下几个方面：
- 覆盖范围：LoRaWAN技术在农村地区能够实现超过十公里的长距离通信，在城市环境中则能覆盖不到一公里的范围。相比之下，Sigfox虽然也支持长距离通信，但其具体覆盖范围在证据中未明确提及，而eMTC作为基于蜂窝网络的技术，其覆盖范围通常受到基站分布的影响，可能不如LoRaWAN在偏远地区的表现。
- 功耗：所有LPWAN技术都优化了低功耗使用，以适应物联网设备长时间运行的需求。然而，具体到每种技术的功耗表现，证据中没有直接比较。不过，考虑到LoRaWAN使用未经许可的频谱和专有的扩频调制技术，这种设计有助于降低功耗，从而在长电池寿命方面具有潜在优势。
- 网络容量和通信速率：在信号覆盖、通信速率、网络容量方面，搜索结果中提到了对LoRa与其他LPWAN技术的对比研究，但未给出具体的比较结果。这表明不同技术在这方面的表现可能会根据应用场景和网络部署的不同而有所差异。
- 成本：LoRaWAN因其低功耗和广域覆盖的特点，被认为有助于企业和政府降低成本。这一点对于大规模物联网部署尤为重要。相比之下，Sigfox和eMTC等其他LPWAN技术的成本效益如何，证据中未提供详细信息。
LoRaWAN在长距离覆盖、低功耗等方面表现出一定的优势，尤其是在偏远地区和需要长期电池寿命的应用场景中。然而，关于网络容量、通信速率以及成本效益的具体比较，由于缺乏直接的数据支持，难以做出明确的结论。此外，不同的LPWAN技术各有特点，选择时应根据具体的应用需求和环境条件综合考虑。
四、 5G NR如何支持LPWAN应用，与传统LPWAN技术相比有哪些改进?
5G NR支持LPWAN应用主要通过引入新的技术和标准，如5G NR的减能力(RedCap)模式。这一模式专为物联网设备设计，能够在保持低功耗和低数据速率的同时，利用5G网络的优势。与传统LPWAN技术相比，5G NR对LPWAN的支持带来了以下改进：
- 更高的频谱效率：5G NR通过使用更高效的编码和调制技术，提高了频谱的使用效率，这对于LPWAN应用中的设备来说是一个重要的优势，因为它们通常需要在有限的频谱资源内传输少量的数据。
- 增强的连接密度：5G NR能够支持更大的连接密度，这意味着在一个给定的区域内可以连接更多的设备。这对于LPWAN应用尤为重要，因为这些应用往往需要覆盖广泛的地理区域并连接大量设备。
- 更低的延迟：虽然LPWAN技术本身设计用于低延迟要求不高的场景，但5G NR通过优化网络架构和协议，进一步降低了数据传输的延迟，这可能对于某些特定的LPWAN应用场景是有益的。
- 更好的移动性和覆盖范围：5G NR的设计考虑到了移动性和覆盖范围的需求，即使是在室内或偏远地区也能提供较好的服务。这对于LPWAN应用来说是一个显著的优势，因为这些应用往往需要在各种环境下都能稳定工作。
- 安全性增强：随着5G NR引入了更先进的安全机制，LPWAN应用的数据传输安全性得到了提升。这对于那些需要保护敏感信息的LPWAN应用尤为重要。
然而，需要注意的是，尽管5G NR为LPWAN应用提供了许多改进，但它并不适合所有物联网连接方案。例如，毫米波5G NR虽然具有超能力，但对于产生低数据流量和电池电量有限的设备来说，并不是最佳选择。此外，R16版本的5G新空口中并没有对低功耗广域物联网的用例进行研究和标准化，这意味着LPWAN用例将继续依赖于NB-IoT和EMTC的演进。因此，在选择5G NR支持LPWAN应用时，需要根据具体的应用需求和条件来决定是否采用5G NR及其特定模式。
五、 mioty技术的工作频率、覆盖范围和通信效率如何?
mioty技术是一种新型的低功耗广域网(LPWAN)技术，它工作在sub-1GHz免许可频段上，具体为欧洲868MHz和北美916MHz。这种技术能够实现远距离通信和组网应用，适用于大规模工业和商业物联网部署。
在通信效率方面，mioty技术展现出了卓越的性能。与LoRa相比，mioty在城市区域的需求下提供了更高的网络容量，每分钟可以处理高达44.000个数据包，且数据包丢失率仅为1%，这比LoRa高出1100倍。此外，mioty支持每个网关每天最多3.5百万条上行消息，并且可以在2.5公里的范围内部署110.000个设备。
此外，mioty的应用范围非常广泛，不仅可以用于监控大型技术系统或难以触及的区域，还可以实现机器间的相互通信(M2M通信)以及在智能电表应用程序中进行无线远程抄表和用户控制。
mioty技术以其在sub-1GHz频段上的工作能力、高通信效率以及广泛的覆盖范围，成为了一种适用于大规模工业和商业物联网部署的理想选择。
