根據知名物聯網分析機構IoT Analytics預測，到2025年，物聯網連接數將達到非物聯網連接數的3倍。低功耗廣域網(LPWAN)作為物聯網連接的核心基礎設施，其業務特點是發送數據極小，并且為了維持電池供電設備的長時間工作，發送周期被設定得很長。從技術特點上來說，低功耗廣域網具備三個優勢：低功耗、遠距離、大連接。

目前主流的物聯網技術，按頻譜使用分類，可分為授權頻譜技術和非授權頻譜技術。授權頻譜主要是由電信運營商主導，例如NB-IoT、LTE-M；而非授權頻譜技術則由于其部署成本低、運營難度低、實施靈活等特點，應用非常廣泛。

而當前主流的非授權頻譜技術有LoRa、Sigfox、Weightless、NB-Fi等。這些技術中有的采用傳統調制、解調技術，例如BPSK，FSK，以及根據業務場景研發的MAC層技術；有的則是從物理層的調制、解調技術上實現突破，提升接收靈敏度，增大鏈路預算，例如LoRa。從物理層入手的優勢在于從源頭就能提升信號覆蓋，降低部署成本。

如何提高接收靈敏度？現階段主要的處理方式，下文將簡要分析。

一是采用擴頻技術，利用擴頻增益改善設備接收靈敏度。例如采用Chirp擴頻的LoRa、DSSS擴頻的RPMA等技術。二是降低接收信號帶寬，減小帶內噪聲功率，改善設備靈敏度，例如Sigfox。

還有一種技術，我們稱之為擴時或者重傳技術。目前，NB-IoT采用的就是這種方案，NB-IoT通過同一數據塊的重復傳輸，降低單位時間內的實際傳輸速率，從而改善接收靈敏度。

上文提到的3種方式中，部分技術通過一味降低傳輸速率改善靈敏度，但真的有意義嗎？筆者認為，答案是否定的，實際業務場景中極少有幾個bit的傳輸需求。而在僅有的極窄帶和擴頻技術中，擴頻具有如下優勢：

1. 相對于極窄帶體制，擴頻體制能夠檢測到小于噪聲功率的信號；
2. 相對于極窄帶體制，擴頻體制對干擾，噪聲，阻塞有更好的抑制能力；
3. 相對于極窄帶體制，擴頻體制具有更好抗多徑能力；
4. 相對于極窄帶體制，擴頻體制容許不同的擴頻因子存在于同一信道，提升信道容量。

當前，Semtech的LoRa技術申請了近30多篇發明專利，幾乎形成了完整的技術保護墻，在保證性能的情況下，突破其專利壁壘已十分艱難。而升哲科技的SWIC(SENSORO Wide Coverage)技術現已申請國內發明專利23篇、國際PCT 5篇，已授權專利6篇。目前，中國僅有升哲科技一家公司開發的低功耗物聯網技術性能可替代LoRa，實現國產、自主、可控，真正突破了Semtech的專利封鎖，實現了優異性能的同時，還降低了芯片實現過程中乘法器的需求，從而降低成本。

解調門限對比如下：

注：C – SWIC碼域因子，SF – LoRa擴頻因子

與LoRa相比，SWIC技術具有如下優點：

1）比特傳輸速率和頻譜利用率上更好，對比如下表：

2）支持分集合并

支持雙天線分集合并，可得到2.6dB的增益，進一步提升覆蓋距離。

3）頻率偏移和定時偏差容忍度要求低

頻率偏移范圍是[-0.25B,0.25B]，定時偏差容忍度是30ppm，有利于終端低成本設計。

4）網絡系統容量和網絡間隔離度更高

多樣性的索引資源，可有效增加網絡的系統容量和網絡間的隔離度。

那么低功耗廣域網在智慧城市的建設中，到底能起到什么作用？

當前智慧城市的建設一直在全國各地進行，不斷提高城市的智能化水平，而物聯網技術的應用正可以解決城市中水、電、氣、消防、管廊、橋隧、洪澇、地災等各要素數據采集、傳輸、匯總的難題，采集匯總的數據可以進一步供系統平臺分析，從而輔助后端決策。

例如，近期在遼寧連續發生燃氣爆炸事件，如果能盡早安裝相關傳感器，即可及早發現隱患，聯動處置，避免事故發生。

隨著社會老齡化的加劇，政府鼓勵居家養老政策實施等多重因素之下，通過物聯網手段實時監測老人生理狀態、空間活動、生活用水、用電情況等，有助于基層網格員、社區工作者隨時隨地掌握老人情況，老人的居家養老生活也多了一份科技的保障。

此外，對于危害較大的城市內澇現象，如果能及早部署感知設備，聯動市政、應急等救援力量，精準處置，可大幅減少次生災害的發生，從而降低居民人身財產損失。

從綜合業務場景需求出發，明確數據結構定義，充分利用授權頻譜技術和非授權頻譜技術，形成優勢互補，助力城市治理，將會對智慧城市的建設產生積極影響。