2025 年的 LPWAN：LTE-M、NB-IoT、LoRaWAN 和 Sigfox

随着物联网 (IoT) 技术的快速发展，曾经难以实现的个人与设备之间的连接现在已成为现实。对于短距离连接，我们可以利用 WiFi、蓝牙和 Zigbee 等技术，而长距离连接选项包括 2G、3G 和 4G 等蜂窝网络。

然而，考虑到这些无线技术的功耗和覆盖范围，低功耗、长距离连接选项仍然稀缺。LPWAN（低功耗广域网）技术填补了这一市场空白，特别适合需要长距离通信同时要求低功耗的应用。它解决了我们在无线通信选择上面临的限制，弥补了电池寿命短和缺乏长距离传输方法的缺点。

什么是LPWAN？

低功耗广域网 (LPWAN) 是指专为物联网 (IoT) 应用而设计的一类无线通信技术。这些网络针对低功耗、广覆盖和长电池寿命进行了优化。LPWAN 技术可为需要远距离传输少量数据的设备提供连接，通常在传统蜂窝或短距离无线技术不适用的场景中。

图：什么是LPWAN

LPWAN 的核心优势在于它能够在广阔的区域内支持大量低成本、低功耗的设备。这些网络以低数据速率运行，非常适合设备间歇性传输小数据包的物联网应用。此类应用的示例包括环境监测、智能农业、资产跟踪和公用事业计量。

LPWAN技术的分类

LPWAN 技术大致可分为两大类：

1. 授权频谱技术（蜂窝 LPWAN）：

图：什么是蜂窝 LPWAN

这些技术在授权蜂窝频段上运行，并遵守 3GPP 标准。它们提供更好的可靠性和服务质量 (QoS)，但成本可能更高。示例包括：

• 物联网
• LTE-M（也称为 LTE Cat-M1 或 eMTC）
• NB-IoT（窄带物联网）

2. 未经授权频谱技术（非蜂窝 LPWAN）：

图：什么是非蜂窝 LPWAN

这些技术在未经许可的工业、科学和医疗 (ISM) 频段运行。这些技术的主要优势包括较低的运营成本和部署专用网络的能力。示例包括：

• LoRaWAN
• 信标
• 失重
• 交响乐链接

图：常见的LPWAN技术

让我们比较一下四种突出的 LPWAN 技术：NB-IoT、LTE-M、LoRaWAN 和 Sigfox。

LTE-M、NB-IoT、LoRaWAN 和 Sigfox 技术的市场份额和区域适用性因其技术特性、部署状态和区域采用趋势而存在很大差异。以下是详细比较：

市场份额

NB-物联网：

• 在全球范围内，NB-IoT 在中国得到了广泛应用，占其连接的 84%。在中国以外，其份额较小，但正在增长（2023 年为 20%，预计到 2027 年将达到 23%）。
• 它在 GSM 部署广泛的地区很受欢迎，并且受到亚洲、欧洲、中东和澳大利亚的支持。

LTE-M：

截至 2023 年，LTE-M 在中国以外的 LPWAN 领域占有 32% 的市场份额。
由于它与现有 LTE 网络兼容并支持移动和漫游，因此在北美、欧洲和澳大利亚被广泛采用。

LoRaWAN：

LoRaWAN 目前是中国以外低功耗广域网 (LPWAN) 的全球市场领导者，截至 2023 年的市场份额为 40%。预计到 2027 年将与 LTE-M 融合，两种技术在全球的市场份额均为 35% 左右。
其增长主要得益于智能农业、资产跟踪和工业物联网的应用。

Sigfox：

与其他技术相比，Sigfox 的市场份额较小，但业务范围已覆盖 7​​0 多个国家，覆盖了这些地区约 95% 的人口。
它对于需要超低功耗的成本敏感型应用尤其受欢迎。

区域适用性

每种技术的适用性取决于区域基础设施和应用需求：

NB-物联网：

由于政府的大力支持和基础设施，在中国占据主导地位。
适合专注于智慧城市计划和工业物联网的亚太国家。在欧洲和中东部分地区也很流行。

LTE-M：

最适合 LTE 基础设施强大的北美、欧洲和澳大利亚。
非常适合需要移动性（例如资产跟踪）和低延迟（例如医疗保健物联网）的应用。

LoRaWAN：

由于其开放的生态系统，在北美和欧洲拥有强大的影响力。
亚太地区对智能农业和城市物联网项目的采用日益增多。

Sigfox：

在全球范围内运营，但在欧洲（例如法国、西班牙）和日本、澳大利亚和巴西等部分国家采用率更高。
适用于环境监测或资产跟踪等超低成本物联网部署。

LPWAN 技术的应用

每种 LPWAN 技术都有其优势，适合特定的应用：

NB-IoT 应用

图：NB-IoT智能电表

NB-IoT 特别适合密集城市环境中的应用，这些环境需要低带宽，并且可以容忍更高的延迟。一些关键应用包括：

• 智能建筑：暖通空调控制、智能锁管理和连接照明系统。
• 智慧城市：连接路灯和电网，优化城市基础设施的能源分配。
• 公用事业计量：智能水表、气表和电表。
• 环境监测：空气质量传感器和气象站。

** LTE-M 应用

图：LTE-M 车队管理

与 NB-IoT 相比，LTE-M 提供更高的数据速率和更低的延迟，使其适用于需要更频繁的数据传输或实时通信的应用。应用包括：

• 工业物联网 (IIoT)：用于故障检测和预测性维护的机器监控。
• 车队管理：车辆的实时跟踪和诊断。
• 可穿戴医疗设备：远程病人监控和紧急警报系统。
• 资产跟踪：通过实时位置更新进行高价值资产监控。

LoRaWAN 应用程序

图：LoRaWAN智慧农业

LoRaWAN 的远距离和低功耗使其成为城市和农村地区大规模部署的理想选择。常见应用包括：

• 智能农业：土壤湿度监测、牲畜跟踪和作物管理。
• 智慧城市：垃圾管理、停车位监控和公共交通跟踪。
• 供应链和物流：长距离跟踪货物和集装箱。
• 环境监测：森林火灾探测、河流和水库的水位监测。

Sigfox 应用程序

图：Sigfox 资产追踪

Sigfox 的超窄带技术可实现非常远距离的通信，并且功耗极低。它特别适用于：

• 简单传感器网络：用于各个行业的温度、湿度和压力传感器。
• 资产跟踪：针对非时间关键型资产的低成本、长电池寿命的跟踪器。
• 智慧农业：监控偏远农田和牲畜。
• 公用事业计量：在其他技术难以覆盖的地区进行基本抄表。

结论和未来展望

展望 2025 年，LPWAN 格局预计将继续演变。每项技术（NB-IoT、LTE-M、LoRaWAN 和 Sigfox）都在物联网生态系统中占据一席之地，这种专业化可能会持续下去。

NB-IoT 和 LTE-M 受到蜂窝行业的支持，有望从 5G 网络的持续部署中获益。这可以提高覆盖范围和容量，并可能降低运营成本。这些技术可能会在需要广域覆盖并与现有蜂窝基础设施集成的应用中占据主导地位。

LoRaWAN 能够支持私有网络，预计将继续在企业和工业物联网应用中受到欢迎。其开放标准特性和不断发展的生态系统可能会推动智能城市和农业等领域的进一步创新和采用。

尽管面临一些挑战，Sigfox 仍可能继续在仅需最少数据传输就足够的超低功耗、长距离场景中找到应用。

这些技术之间的选择将越来越取决于特定的用例要求，包括功耗、数据速率、延迟、覆盖范围和成本等因素。我们还可能看到更多混合解决方案的出现，结合不同的 LPWAN 技术来发挥各自的优势。

随着物联网的不断发展和演变，LPWAN 技术将在连接数十亿台设备方面发挥关键作用。重点可能会从比较单个技术转移到创建无缝、可互操作的物联网生态系统，以充分利用每个 LPWAN 解决方案的优势。

总之，虽然这些技术之间的竞争仍将持续，但真正的赢家将是整个物联网行业，它将受益于多样化的连接选项，以支持不断扩展的应用程序和用例。

参考

[1] LPWAN（低功耗广域网）https://zh.wikipedia.org/zh-cn/LPWAN

[2] 不同 LPWAN 技术解释 - Velos IoT 博客https://blog.velosiot.com/different-lpwan-technologies-explained

[3] 比较 LPWAN 连接技术 - AWS 文档https://docs.aws.amazon.com/whitepapers/latest/implementing-lpwan-solutions-with-aws/comparing-lpwan-connectivity-technologies.html

[4] NB-IoT、LTE-M、LoRaWAN、Sigfox - InfiSIM https://infisim.com/blog/nb-iot-vs-lte-m

[5] 什么是 LPWAN（低功耗广域网）？ - Digi International https://www.digi.com/resources/definitions/lpwan

[6] LPWAN 协议在哪里使用？ - 5G 技术世界https://www.5gtechnologyworld.com/where-are-lpwan-protocols-used/

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hnyzcj 发表于 2025-2-18 10:59
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木子哦 发表于 2025-2-18 11:00
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