1 誕生
低功耗廣域網絡（Low PowerWide Area，LPWA）協議，作爲一個新興的、剛起步的技術和市場，是物聯網的焦點和熱點。萬物互聯的基礎是利用通信傳輸技術把人與物、物與物相連接，如WIFI、Bluetooth、ZigBee等短距離無線通信技術和2G、3G、4G等移動蜂窩通信技術。
短距離通信技術一般用於智能家居、工業數據採集等局域網通信場景，其優勢是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢也很明顯，即傳輸距離短（一般幾十米以內）。隨着聯網設備增多、設備的類型及應用場景多樣化，越來越多的設備需要廣範圍、遠距離的連接，如設備遠程控制、物流定位追蹤等。而2G、3G、4G等蜂窩網絡雖然覆蓋距離廣，但基於移動蜂窩通信技術的物聯網設備有功耗大、成本高等劣勢，當初設計移動蜂窩通信技術主要是用於人與人的通信。根據權威的分析報告，當前全球真正承載在移動蜂窩網絡上的物與物的連接僅佔連接總數的6％，如此低的比重，主要原因在於當前移動蜂窩網絡的承載能力不足以支撐物與物的連接。
爲滿足越來越多遠距離物聯網設備的連接需求，LPWA應運而生。LPWAN（Low PowerWide Area Network），低功耗廣域網絡，專爲低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。LPWA不是種技術，它也包含多種技術，如LoRa、Sigfox、Weightles和NB-IoT等。由於是“廣域”網絡，因此必然會涉及網絡運營，所以LPWA網絡一般是由電信運營商或專門的物聯網運營商部署，由於LPWA網絡連接的基本都是“物”，因此通常也叫“物聯網專用網絡”。
2 特點與市場定位
LPWA有“遠距離通信”、“低速率數據傳輸”和“功耗低”三大特點，因此非常適合那些遠距離傳輸、通信數據量很少、需電池供電長久運行的物聯網應用。大部分物聯網應用通常只需要傳輸很少量的數據，如工業生產車間中控制開關的傳感器、環境參數傳感器，每次傳輸的數據量小，功率小，根據採樣週期，單次電池工作時間可以較長。
LPWA最適合兩類物聯網應用：一類是位置固定的、密度相對集中的場景，如樓宇裏面的智能水錶、倉儲管理或其他設備數據採集系統，雖然現在蜂窩網絡已應用於這些領域，但信號穿透問題一直是其短板；另一類是長距離的，需要電池供電的應用，如智能停車、資產追蹤和地質水文監測等，蜂窩網絡可以應用，但無法解決高功耗問題。
3 標準問題
2015年起LPWA產業鏈相關廠商紛紛合縱連橫成立聯盟，搶佔低功耗廣域物聯網市場。其中比較發較快、相對比較成熟的是美國Semtech公司主導的LoRa技術，LoRa聯盟於2015年3月的世界移動通信大會上成立，聯盟成員包括跨國電信運營商、設備製造商、系統集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創新創業企業等。
另一個就是華爲主導的NB－IOT （Narrow Band－IoT，窄帶物聯網）標準。NB-IOT是基於現有蜂窩網絡的技術，NB－IOT能夠提供百倍於4G的連接規模、百倍於2G的靈敏度、設備電池供電壽命同樣可長達10年，使蜂窩網絡極大地延伸了應用邊界。據悉目前移動通信行業組織“3GPP”正在制定的NB－IOT的標準化工作。NB－IOT使用License頻段，可與現有移動蜂窩網絡共存。NB-IOT的誕生，有其歷史因素，因爲對於移動蜂窩通信市場，4G成功商用之後，5G的標準化、商業化都需要時間，但物聯網應用不會等到2020年纔出現，因此在5G之前需要有一個技術來支撐運營商開拓物聯網市場，同時，對電信運營商來說，物聯網應用的ARPU（每用戶平均收入，Average Revenue Per User)）值會比較低，因此從技術上來講，應該讓運營商很容易在現有基礎上升級去支持。
4 橫向特徵比較
4.1 功耗和成本
功耗和成本是每一個協議宣稱其所具備的特徵，但是，還沒有人成爲這方面的贏家。一則認爲：“功耗唯一可計量的是電池壽命”，二則認爲LPWA網絡協議雖然是低功耗的，但如果比較單位數據功耗的話，其功耗是大於2G網絡的。低傳輸功耗意味着只有很低的數據速率，因此可能需要很長時間來傳輸，也就是說設備平均休眠狀態時間就很短。因低傳輸功耗而形成的微弱數據需要更敏感的接收線路，因此接收端可能需要更多平均功耗。成本是隨着技術成熟度呈遞降趨勢，新興技術在出現之初，由於技術、工藝等方面的原因，可能成本更爲偏高，但不排除由於大量廠家投入研發經歷，使其成本快速下降。
4.2 傳輸距離
我們知道任何無線技術傳輸距離隨着其信號傳輸方式不同而不同，這一規律自然適用於LPWA網絡。在人口密集的城市環境中，圍牆、建築物、反射以及交通狀況等，使得無線傳輸距離短於農村地區；而在平整的、無障礙的農村環境下，傳輸距離會大大增加。但我們仍不可忽視一些因素——無線電干擾等。
因此，距離是各協議代表廠商熱議的話題，有些協議宣稱可以達到數十公里距離，但其競爭對手可能會說在實際環境中其效果會大打折扣。距離作爲比較標準實際上是一個比較謹慎的選擇，但至少它是可計量的指標。
另外需要注意的是：你可能發現這些LPWA協議在市場宣傳資料中會與諸如Zigbee之類的協議進行比較。你可能覺得Zigbee是一個局域組網協議，與LPWA比較有些奇怪，但實際上Zigbee通過Mesh組網也可以形成廣域網絡。
4.3 頻譜
幾乎所有LPWA協議均使用ISM頻段，雖然有少量協議使用授權頻譜。我們將給出每個協議的頻段，有些使用的是超低頻段，有些是低頻段，還有些是採用寬頻。
4.4 上行/下行對稱性
多數LPWA協議均對數據的上下行採取非對稱的方式，文末表格中簡單給出了它們是否採用上下行對稱方式。
4.5 數據速率
這是另一個易變的參數，它依賴於距離、障礙以及數據擁堵情況，文末表格僅僅給出一般性的範圍。
4.6 最大節點數
最大節點有兩種表述方式，一個是整個網絡中的節點數，另一個是星形網絡中每一Hub配置的節點數。
最大節點數受一些因素的影響，節點數有可能在協議中已設定，但即使一個協議的理論容量是百萬，但其容量受制於ISM頻段，這不僅僅是一個數字，而是依賴於在給定時間有多少其他協議也在使用該頻段。
4.7 空中升級（OTA）的可能性
這可能是一個隨機的參數，但這一參數反映網絡有效的下行能力。如果網絡僅提供幾個比特的下行容量，那它是無法下載一個大的軟件數據包來更新其遠程節點的。
4.8 切換（無縫漫遊）
我們很容易理解物聯網邊緣節點作爲靜態單位無線傳輸，但是很多設備——如汽車、農用機械等是移動的，還有一些本身可能不是移動的，但別人會不斷移動它們——比如倉儲中貼有電子標籤的貨物。因此，我們自然想知道一個協議是否可以實現設備在不同Hub之間的無縫切換。
4.9 運營模式
一些協議只是由網絡運營商來掌握，並向工作提供網絡服務，就像爲電話提供蜂窩網絡系統一樣。而也有其他協議通過公有或私有網絡提供。
4.10 標準狀況
一些協議已制定了相應的標準，或者正在制定中，有些協議擁有者將其標準公開出來，而有些所有者申請專利保護。在一些情況下，你可以獲取其細則，而有些情況下你需要獲得認證。
5 總結
除了我們耳熟能詳的LoRa、SigFox、LTE-M外，這一領域也是多家爭鳴的狀態，包括NWave、OnRamp、Platanus、Telensa、Weightless、AmberWireless等。
國內運營商可用NB-IoT頻段：
