3、低功耗广域网设计考量与架构解析

低功耗广域网设计考量与架构解析

1. 低功耗广域网的关键需求

低功耗广域网（LPWAN）具有多方面的关键需求，这些需求是其设计和应用的基础。
- 容量与可扩展性 ：LPWAN 要支持大量低数据速率的设备同时连接。很多应用需要以可扩展的方式支持超过 10 万台设备。可扩展性意味着网络能从少量异构设备无缝扩展到大量设备、新设备、新应用和新功能，同时不影响现有服务质量。网络设备如网关和接入站可增强可扩展性，采用基于不同分集技术的多通道和多天线也能显著提升扩展性，但要确保不影响其他性能指标。此外，大量设备集中在较小地理区域会导致高密度问题，可能出现媒体接入瓶颈、严重干扰和网络性能下降。
- 成本效益 ：LPWAN 应用对设备和运营成本非常敏感。除了网络的低部署和运营成本要求外，大量设备的使用对成本、运营费用和低功耗提出了严格限制。需要支持不更换硬件的软件升级能力，同时要兼顾可扩展性、易于安装和维护以及成本效益高的功能。
- 低功耗运行
- 节能运行与低功耗电源 ：在许多 LPWAN 应用中，环境和条件不允许对电池进行充电。AA 或纽扣电池需在不充电的情况下续航超过 10 年。即使电池可更换，也可能无法在短时间内完成。电池成本要低，LPWAN 需严格控制占空比以延长节点寿命，因此超低功耗运行是电池供电的物联网/机器对机器（IoT/M2M）设备的关键要求。
- 降低硬件复杂度 ：为应对大量设备、低成本和长距离覆盖的需求，设计小型、低复杂度的设备至关重要。降低硬件复杂度可减少电池供电设备的功耗，同时不牺牲