用于物联网的各种低功耗广域联网技术

LoRaWAN

LoRaWAN架构是一种“星状星”结构，其中的网关用作端节点设备和网络服务器之间的透明桥。端节点和网关之间的无线跳频接口使用Semtech公司及其授权商提供的私有啁啾扩频无线机制。这种网络结构允许三类端节点设备。A类(双向)设备有一个预先安排好的上行链路传输窗口，后面再跟两个短的下行链路接收窗口。B类设备还有额外安排的下行链路窗口，C类设备则有接近连续的开放接收窗口。这种无线机制允许网络服务器通过自适应速率算法管理每个联网设备的数据速率，从而确保在本地无线电条件下实现最优的系统性能。LoRa连接允许在负荷和距离之间折中。

LoRaWAN的安全性包括使用唯一的网络、应用和设备密钥加密不同OSI层的数据。

        

nWave

nWave技术是一种超窄带(UNB)无线技术和通信机制，如今被用作新的Weightless-N标准的样板。nWave公司为那些想要搭建自己专用网络的开发人员提供无线电模块、通用的调制解调器和基站收发器，并与Weightless兴趣小组一起合作开发类似的公共网络。



Weightless

Weightless是在Weightless兴趣小组控制下的三个低功耗广域网标准的集合。最初的Weightless-W要求使用原本由Neul开发的技术的无线链路使用电视空白信号频段。数据包大小和数据速率是灵活的，取决于用户需求和链路预算。确认和非确认消息都有，与来自接入点的组播和来自端节点的中断消息保持一致。在安全性方面，端节点和服务器使用的共享密钥支持AES-128加密。目前已经建有不少专用的Weightless-W系统，但Weightless兴趣小组暂停了公共网络的建设，直到国际上对空白频段的使用达成一致意见。

Weightless-N标准基于的是nWave的超窄带低功耗广域网技术，目标应用是只需要单向数据传输的低成本应用。Weightless-N基站可以由不同的服务提供商运营，仍然可以与设备进行交互操作，每个基站通过询问中央数据库来确定端节点与哪个网络关联。这个标准最近才发布，并在伦敦和其它欧洲城市开始实施部署。Weightless-N使用与Weightless-N相同类型的安全技术。
Weightless-P标准正在开发过程中，计划在2015年晚些时候发布，硬件要等到2016年初。Weightless-P链路基于的是原本由M2 Communication公司开发的组网技术，可提供完全确认的双向通信。Weightless-P与Weightless-W共享MAC层，并支持快速网络获取，可以在基站间实现漫游端节点设备的切换。



802.11ah

鉴于WiFi对消费类物联网应用来说非常流行，难怪IEEE要研究将该技术扩展到低功耗的广域网络应用了。方法是创建改进的PHY和MAC层，以便为物联网应用提供支持。PHY层的射频链路使用32音或64音的正交频分复用(OFDM)，实际上是IEE 802.11ac PHY的亚吉赫（sub-GHz）变种。这种OFDM技术将支持多种调制机制，包括BPSK、QPSK和16-QAM至256-QAM。
MAC层允许三种站。流量指示图(TIP)站通过侦听接入点信标来判断何时发送或接收数据。Non-TIM站与接入点协商建立传输时间分配，并且可以根据需要再次协商传输时间。计划外的站可以在需要时向接入点发送轮询帧来请求对信道的访问。这个标准仍在开发过程中，初始版本将在2016年发布。



LTE Cat. M

3GPP正在定义一种新版本的LTE蜂窝技术，这种技术将定义以物联网应用为目标的M类设备，希望能替代目前的2G蜂窝物联网系统设计。规划中的节电措施是将端节点设备的睡眠模式选项从最大2.5s延长至近15min，并降低目前Cat-0类设备的数据速率。双向通信使用半双工方式进行。该标准仍在定义过程中，下面列出的细节可能会有变化。