2020 年 5 月 20 日 - 低功耗廣域網(wǎng)（Low Power Wide Area Network；縮寫LPWAN）是為了因應物聯(lián)網(wǎng)遠距離通訊需求而產(chǎn)生的技術，具有高覆蓋、低功耗和廣域連接等特性，其中Wi-SUN、LoRa、NB-IoT是近年來比較常被提到的LPWAN技術。本文將針對這三種技術的特性逐一比較。

首先，簡單介紹Wi-SUN。Wi-SUN聯(lián)盟成立于2012年，是一個由業(yè)界公司組成的全球非營利性組織，全球會員250家以上，包括Cisco思科、ARM安謀 、Itron埃創(chuàng)、東京電力公司、貴州濎通芯物聯(lián)技術有限公司（簡稱濎通芯）、海興電力、深圳長城開發(fā)、銀河電力、寧波三星電器、利爾達、浙江方大智控、中慧微電子、思達儀表等。Wi-SUN聯(lián)盟的使命是利用開放式全球標準IEEE 802.15.4g（智慧公用網(wǎng)絡的無線標準規(guī)范），致力推動智慧電網(wǎng)以及智慧城市應用的發(fā)展性。

2018年10月，Wi-SUN聯(lián)盟宣布推出戶外局域網(wǎng)絡Wi-SUN FAN（Field Area Network）認證計劃，認證通信產(chǎn)品的互操作性，計劃所認證的設備可被用于智能公用事業(yè)、智能城市和其他物聯(lián)網(wǎng)項目的廣域大規(guī)模戶外網(wǎng)絡。Wi-SUN FAN的應用主要面向于大型場域中的設施，如智慧電網(wǎng)、智能路燈等，讓公共設施連網(wǎng)到相同場域網(wǎng)絡并實現(xiàn)互操作性。Wi-SUN FAN認證計劃由Wi-SUN聯(lián)盟主導，為大規(guī)模的戶外網(wǎng)絡提供通信基礎設施，可實現(xiàn)穩(wěn)定、高性能且低功耗的長距離網(wǎng)絡。

 Mesh網(wǎng)狀組網(wǎng)

根據(jù)中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所周明拓博士從無線傳輸技術的角度發(fā)表「LPWAN低功耗廣域網(wǎng)技術比較：Wi-SUN、LoRaWAN、NB-IoT」演講中整理了一個此三種技術的比較表，

由上表中我們可以發(fā)現(xiàn)Wi-SUN技術與LoRaWAN與NB-IoT之主要不同在于其Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡，另兩者的網(wǎng)絡都屬于Star星型網(wǎng)絡。Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于傳輸?shù)目偩嚯x較長，每個節(jié)點的功率較低，多路徑以實現(xiàn)更穩(wěn)定的通信質量。Wi-SUN采用Mesh組網(wǎng)方式，可跳23級，提升了網(wǎng)絡的覆蓋距離與范圍，如果以單跳距離在空曠區(qū)域1公里以上的通訊距離來算，整個網(wǎng)絡覆蓋范圍可達20公里。

Wi-SUN甚至具優(yōu)異的抗干擾能力，因為其具有主動隨機數(shù)跳頻（channel hopping）機制，對于環(huán)境中的各種噪聲干擾提供了一個良好的閃避機制，同時也讓頻道的使用更有效率。

基此，Wi-SUN的Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡具備自動組網(wǎng)（self-organizing network）與自愈修復（self-healing）功能，應用在實際的安裝環(huán)境中，自動組網(wǎng)能讓每個設備都與其鄰居連接和合作，隨著更多設備添加，網(wǎng)狀網(wǎng)絡變得更強大和更有彈性，新添加設備時，會自動找其鄰居，以找到更多可靠連接。而自愈修復功能則發(fā)揮在停電中斷，端點將自動找到備用路徑；網(wǎng)絡如發(fā)生變化（如新增建筑物），網(wǎng)絡會自動應答等。

 企業(yè)級資安防護

物聯(lián)網(wǎng)時代存在著每一連網(wǎng)設備都是資安泄漏節(jié)點的問題，Wi-SUN技術的第二個優(yōu)勢即是提供企業(yè)級資安防護。在物聯(lián)網(wǎng)中采用IP技術需要大量的IP地址資源，歐洲網(wǎng)絡協(xié)調(diào)中心(RIPE NCC)在2019年11月26日發(fā)布訊息公告 IPv4全球所有43億個地址已全部分配完畢。IPv6 (Internet Protocol version 6) 是取而代之的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，IPv6能夠提供足夠的地址資源，滿足點到點的通信和管理需求，同時提供地址自動配置功能和移動性管理機制，同時可識別網(wǎng)絡上的設備，方便網(wǎng)絡管理者隨時找到它們，便于部署節(jié)點。

Wi-SUN FAN特性是支持IPv6協(xié)議，能實現(xiàn)基于IP的設備身份驗證與加密通信，每個節(jié)點都儲存一個受信任的加密數(shù)字證書，用以證明節(jié)點確實被授權與網(wǎng)絡上的其他設備通信，嚴格的檢驗流程可確保網(wǎng)絡不被蓄意安插節(jié)點，或者設備沒有被人為篡改或安裝惡意軟件，有效提升網(wǎng)絡安全性。

Wi-SUN FAN擁有完整的協(xié)議棧，它運用強大的AES(Advanced Encryption Standard)鏈接層安全功能提供封包加密，并且運用IETF EAP-TLS做入網(wǎng)認證，及以IEEE 802.11i做密鑰管理，這意味著Wi-SUN FAN網(wǎng)狀網(wǎng)絡的每個節(jié)點不僅有訊息加密和真實性檢查，而且在入網(wǎng)前還需進行身份驗證。

 長距離傳輸：10公里，50kbs

Wi-SUN的物理層單跳傳輸距離，根據(jù)實測結果為基礎，再運用Friis Equation推估，在傳送端天線距地10公尺的情況下可傳輸至10公里（50kbs）；濎通芯在空曠海岸線，以其Wi-SUN解決方案，在傳送端天線距地3公尺，接收端天線距地2公尺情況下實際測試，傳收距離1.55公里實際測試，通訊穩(wěn)定，link budget 尚余15dB ，可拉至更遠距離。

 可擴展性，Wi-SUN可兼容數(shù)百萬臺設備

在布建智能電表時，可擴展性也是一重大考慮因素，只有Wi-SUN因為推出基于公開標準IEEE 802.15.4g?、IETF IPv6 協(xié)議的Wi-SUN FAN認證機制，使得所有經(jīng)過Wi-SUN FAN認證的產(chǎn)品接能進行互聯(lián)互通、擴展網(wǎng)絡規(guī)模。

LoRaWAN在初始網(wǎng)絡布建時進行擴展可能需要增加新的網(wǎng)關，或者在一開始就過度配置網(wǎng)絡設備因而付出過多潛在成本。此外，在人口密集城市環(huán)境中，眾多LoRaWAN接口設備將互相干擾。

相較之下，電信營運商推廣時程是采用NB-IoT的限制因素?？蛻舯仨毜却W(wǎng)域覆蓋完成，且參照先3G和4G的經(jīng)驗，推廣時程可能會很緩慢且網(wǎng)域覆蓋范圍不完整。

 OTA遠程升級

Wi-SUN FAN由于傳輸速率高可支持OTA（over the air）遠程軟件、韌體升級，減少現(xiàn)場維護工作；亦可遠程診斷，和預測性維護，降低營運成本。

相較之下，LoRa則較不易進行OTA遠程韌體更新。

 濎通芯W(wǎng)i-SUN無線傳輸芯片介紹

物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)通信芯片設計公司濎通芯，致力擴展其Wi-SUN FAN 網(wǎng)絡規(guī)模、可靠性和可擴展性，以滿足智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)市場的需求。

濎通芯是Wi-SUN系統(tǒng)單芯片和網(wǎng)絡軟件設計的領導廠商，其產(chǎn)品VC7300已經(jīng)獲得Wi-SUN FAN認證，包括FAN PHY、FAN Router、FAN Border Router（Wi-SUN FAN產(chǎn)品出貨必須具備的三種認證），能實現(xiàn)基于Wi-SUN FAN的千點以上自動組網(wǎng)，同時能與其他Wi-SUN FAN認證設備互聯(lián)互通，協(xié)助客戶的通訊模塊、智能網(wǎng)關與終端產(chǎn)品快速取得Wi-SUN FAN認證，導入市場。

濎通芯的Wi-SUN無線解決方案能夠支持 Wi-SUN FAN 1.0規(guī)范，并能與其他Wi-SUN FAN認證設備實現(xiàn)連接和交互操作，應用領域包括計量表、路燈、智能城市、公用事業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡中的傳感器等。

濎通芯VC7300系列的主要特性和優(yōu)點：

? 遠程和長距離 - 單跳端到端視線傳輸距離大于10km (數(shù)據(jù)速率50kbps); 多跳網(wǎng)絡傳輸距離大于數(shù)十km (數(shù)據(jù)速率可達300kbps)。

? 可擴展性 - IPv6/ 6LowPAN 增強了傳感器網(wǎng)絡的可擴展性和移動性。

? 強大的安全性 - 從云端到終端的 5 級企業(yè)級安全機制

? 遠程韌體升級 - 雙向通訊互動、互聯(lián)互通

? 自組網(wǎng)/自修復網(wǎng)絡 – 千點以上網(wǎng)狀節(jié)點自適應連網(wǎng)分級拓樸。

? 干擾容差 - 通道跳頻，出色的選擇性，對防敏感干擾具有高度抗性。

? 載波偏移容差 - 在大載波頻率漂移時性能非常穩(wěn)定。

? 認證和互操作性 - Wi-SUN FAN

? 低延遲/快速響應 - Sub-GHz RF 的延遲小于 20ms

? 省電模式 - 睡眠模式下功耗小于 2uA，在物聯(lián)網(wǎng)設計中電池壽命長達 15年以上。

濎通芯營銷業(yè)務副總裁鐘杰輝表示濎通芯的一代無線通信單芯片VC7300 無線解決方案已獲得 Wi-SUN FAN 1.0 認證，并成功整合至模塊、終端產(chǎn)品中進行互聯(lián)互通。VC7300使用FSK調(diào)制技術，傳輸速率達到300 kbps。濎通芯持續(xù)深化Wi-SUN FAN技術能量，率先業(yè)界推出新一代Wireless SoC VC7351，工程樣片已實現(xiàn)IEEE802.15.4x 高的2.4 Mbps Sub-GHz OFDM物理層速度，高私有通迅速率可達3.6 Mbps，成為傳輸速度快的微功率無線Sub-GHz OFDM SoC，并可支持Wi-SUN FAN廣域網(wǎng)絡，在Sub-GHz無線ISM頻段中具出眾

地位，是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡和傳感應用的完美解決方案。。

關于杭州聯(lián)芯通半導體有限公司

杭州聯(lián)芯通半導體有限公司成立于2020年，是一家長距離、大規(guī)模、自動組網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)通信芯片與軟件設計公司，為智能能源、智能城市、智能住宅、智能傳感市場應用提供了高可靠、低成本、低功耗的無線Wi-SUN、高中低速有線 PLC與無線有線融合雙模通信方案，目標成為廣域大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)通訊芯片與組網(wǎng)軟件解決方案的領航者。