重大技术产业化的进程依赖于整个产业链的共同发展，正如木桶效应一样，一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板。物联网产业发展也是如此，其中某一重要环节的缺失往往成为产业成熟的瓶颈。从人们熟悉的物联网服务“云-管-端”三层架构来看，近年来层出不穷的智能互联终端和各种云服务平台让“云”和“端”的产业化落地步伐加速，在“管”这一领域，3G/4G蜂窝网络快速部署和5G的研发在一定程度上推进网络层的落地，然而最终补齐物联网网络层短板的将是低功耗广域网络（LPWAN），尤其是以基站搭建的广覆盖网络的落地。

物联网网络层仍有重大短板

当前，所有设备所需无线网络连接方式有广域和局域两种。局域连接方式主要为WiFi、蓝牙、Zigbee等，这也是智能家居、穿戴设备、智能硬件等终端采用的流行网络技术；在广域连接方面，更多是借助电信运营商提供的蜂窝网络连接，GPRS、3G、4G等方式为布局在不同地域的物联网终端提供互联互通的可能，交通、物流、工业、能源等各行业终端广泛采用蜂窝网络实现互联。

广域和局域网络均有成熟的方案，似乎对于物联网产业发展来说，通信层已经做好了准备，然而实际上仍有大量设备的需求是现有网络技术无法满足，举例来说：水、电、燃气等计量表、市政管网、路灯、垃圾站点等公用事业，大面积的畜牧养殖和农业灌溉，广布局且环境恶劣的气象、水文、山体数据采集，矿井和偏僻的户外作业等。这些类型终端联网若采用现有运营商蜂窝网络，则会遇到的问题包括：

信号覆盖：大部分设备布局在人口稀少、环境复杂的区域，存在运营商网络覆盖或信号强度不足的问题，无法保障数据稳定传输；

功耗问题：很多设备没有持续电力供应的条件，主要通过电池供电方式，若采用运营商网络则需频繁更换电池，而更多恶劣环境下并不具备这一条件；

经济性问题：此类设备仅需传输极少量的数据，且传输频次不高，而当前运营商网络是为高带宽而设计，采用这一网络不仅占有网络、码号资源，也会产生不少包月流量费用。

类似这些设备数量不可忽视，而且对生产生活的影响更是巨大的，因此形成物联网产业化的一个重大短板。

低功耗广域网络作用凸显

低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network, LPWAN）成为弥补物联网网络层这一短板的最佳武器。看到物联网产业化发展的这一瓶颈，不少公司已开始行动且推动商业化的实现，目前商用化较为迅速的是SigFox和LoRa两种LPWAN技术，另有不少其他技术也在不断研发和商用化过程中。

其中，LoRa技术本身是一种远距离低功耗通信的技术，但让其和其他远距离低功耗通信技术不同的是，LoRa联盟推出了完全支持蜂窝物联网应用的LoRaWAN通信协议。该通信协议能够很好的处理节点漫游、基站容量管理、节点鉴权等蜂窝技术的要求，而且因为其开放性，全球大量的研发型公司参与其中不断更新修正完善LoRaWAN通信协议，使得该通信协议有着自我修复不断进化的能力，进而逐渐展现出强大的生命力。LoRaWAN支持模块生产商将模块接入第三方符合LoRaWAN标准的基站，进而提升了厂商之间合作的可能性，也让LoRa联盟的商业价值凸显出来

这些LPWAN完美解决了上文中所提及的那些设备互联互通的问题，包括：传输距离在复杂的城市环境中可以达到3公里以上，空旷地域甚至高达15公里以上，且穿透性较强，很多恶劣环境下也有信号；支持窄带数据传输，网络通信成本极低；由于低数据传输速率，基于LPWAN设备功耗极低，电池供电可以支撑数年甚至十多年。关于LPWAN相关技术和市场，物联网智库已发布数篇文章，在此不再赘述。

实际上，LPWAN不仅仅解决上文提及的那些设备连接问题，它还有更广泛的应用场景。根据Analysys Mason的研究，单单LPWAN技术，到2023年前就可以为全球增加30亿的连网数量，LPWAN的商用化将补足物联网通信层重大短板。

多种商用方式，广覆盖运营商级网络更有意义

物联网需求的碎片化决定了设备连接形式多样，就低功耗设备来说，基于安全、便捷接入、成本收益等方面考虑，用户不同应用场景对网络商用方式选择不同。总结一下，其应用场景可大致分为以下三种：

用户拥有大量同质化设备需要联网，且这些设备分布在相对较小的范围，例如牧场牲畜定位、大型仓库货物信息采集等；

用户拥有大量同质化设备需要联网，且这些设备分布在较大范围内，例如城市中的水、电、燃气表信息采集等；

用户拥有少量设备需要联网，且这些设备分布在较大范围内，例如分布在一个地区的气象数据采集传感器等

针对前两种场景，LPWAN网络服务提供商可为用户搭建用户自建的专用网络，区别在于第一种场景中可能仅需少数网关设备即可实现，而第二种场景则需要通过基站设备搭建覆盖城市级的专用网络；针对第三种场景，由第三方LPWAN网络运营商通过基站搭建覆盖城市的运营商级“行业共网”，让不同行业用户租用方式接入比较合适。

通过自建网络实现设备接入已在多个行业中广泛应用，尤其是近年来LoRa网络解决方案提供商在很多用户中布局，实现大量低功耗设备互联互通。不过，在笔者看来，搭建广覆盖城市、省甚至全国的运营商级LPWAN网络更有意义。

正如移动互联网的发展在很大程度上受益于3G/4G基站广泛部署和运营商网络覆盖提升，物联网的发展未来也将大大受益于广覆盖的运营商级LPWAN网络的建设。由于物联网碎片化需求的典型特征，一张广覆盖的LPWAN网络可以实现不同行业、不同用户随时随地设备接入网络，成为单个用户、行业应用乃至智慧城市发展的重要基础设施。

低功耗广域网络建设，产业链发力跟进

与传统蜂窝网络建设相伴的是整个产业链的协同发展和成熟，这对于LPWAN网络也同样重要，广覆盖的运营商级LPWAN网络需要标准、硬件、软件、运营、服务等产业链各环节企业共同发力。

以LPWAN家族中最具发展潜力之一的LoRa为例，该技术初始研发厂商SemTech发起成立了LoRa联盟，联合产业链各环节重点企业开展标准研发和应用推广。目前，已有多家欧洲运营商开始搭建覆盖全国的基于LoRa的网络，各种应用推广更为丰富。值得一提的是，国内已有八月科技（AUGTEK）、门思科技、拓宝科技等厂商加入LoRa联盟，并在国内多个行业进行商业化推广。

相对于单个用户或行业自建的网络，建设广覆盖的运营商级网络难度更大，其中稳定的基站设备研发就是其中难点之一。举例来说，在自建网络中，接入设备与网关之间数据交换可通过时隙实现单通道传输，而在运营商级网络中，大量不同行业、不同用户接入的设备会有很多并发性数据传输需求，基站设备需要以多信道满足多用户需求。

就笔者了解，国内厂商八月科技（AUGTEK）推出LoRa基站具备多信道双工通信的能力，并围绕基站设备推出LoRa模组、数据交换中心等融合的一体化方案，可支撑运营商级LPWAN网络建设，其方案完全符合LoRaWAN通讯协议。其他厂商如门思科技、拓宝科技也在模组、软件、应用等方面发力，国内围绕LoRa的产业链已初具雏形，接下来还需更多合作伙伴共同参与方能将该产业链推向成熟。

今年8月份，DataXoom公司的联合创始人Rob Chamberlin曾发文称物联网可能需要一个全新的专用网络，直指低功耗广域网络。产业界、媒体、政府、行业组织等也将低功耗广域网络推向聚光灯下，相信物联网通信层这一短板在不久的将来会被补齐。