3、低功耗广域网：特性、设计考量与挑战

低功耗广域网：特性、设计考量与挑战

1. 低功耗广域网的关键特性与需求

低功耗广域网（LPWAN）在物联网（IoT）和机器对机器（M2M）通信中扮演着重要角色，它具有一系列独特的特性和需求。

1.1 容量与可扩展性

LPWAN 需支持大量低数据速率的设备同时连接。许多应用要求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、应用和功能，同时不影响现有服务的质量和提供。网关和接入站等网络设备在增强可扩展性方面起着关键作用，采用基于不同分集技术的多通道和多天线可显著提高网络的可扩展性，但需确保这些特性不影响其他性能指标。大量设备的集中部署可能导致媒体接入瓶颈、高干扰和网络性能下降。

1.2 成本效益

LPWAN 应用对设备和运营成本极为敏感。除了网络的低部署和运营成本标准要求外，大量设备的使用对成本、运营费用和低功耗提出了重大限制。支持软件升级而无需更换硬件是关键特性，同时还需支持可扩展性、易于安装和维护以及具有成本效益的功能。

1.3 低功耗运行

• 节能运行和低功耗电源 ：在许多 LPWAN 应用中，环境和条件不允许给电池充电，AA 或纽扣电池预计可使用超过 10 年。因此，LPWAN 应在严格的低占空比限制下运行，以延长节点寿命。超低功耗运行是电池供电的 IoT/M2M 设备的关键要求。
• 降低硬件复杂性 ：为了处理大量、低成本和长距离覆盖的需求，设计小型、低复杂度的设备成为必要。降低硬件复杂度可减少电池供电设备的功耗，同时不牺牲