對(duì)于消費(fèi)類(lèi)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，諸如Wi-Fi、ZigBee和藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路技術(shù)已經(jīng)是非常理想的了，但許多民用、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，需要運(yùn)作于比這些技術(shù)能夠處理更大范圍的地理區(qū)域；蜂巢式和衛(wèi)星機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通訊技術(shù)通常可以用來(lái)填補(bǔ)這個(gè)空隙，但成本、功耗和可擴(kuò)展性等因素，使得這些選擇對(duì)未來(lái)缺乏足夠的吸引力。
因此許多低功耗廣域網(wǎng)路(LPWAN)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，那些尋求滿(mǎn)足這些大范圍物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員可以對(duì)此多加考慮。廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的用途非常廣泛，諸如停車(chē)場(chǎng)資源、交通流量控制、公用設(shè)施監(jiān)視、配電控制，以及環(huán)境監(jiān)視等民用基礎(chǔ)設(shè)施只是開(kāi)始，而諸如農(nóng)作物生長(zhǎng)情況監(jiān)視和牲畜遷移等農(nóng)業(yè)應(yīng)用也需要廣域網(wǎng)路覆蓋；從計(jì)程車(chē)到冷凍貨運(yùn)等資產(chǎn)監(jiān)視和追蹤，則需要地區(qū)性、全國(guó)性甚至全球性的網(wǎng)路覆蓋。鐵、公路等交通基礎(chǔ)設(shè)施也需要廣域監(jiān)視；即使是醫(yī)療保健等消費(fèi)性應(yīng)用，也能從替代蜂巢式電話(huà)的廣域網(wǎng)路連結(jié)中受益。
低功耗廣域網(wǎng)路的必備條件
雖然低功耗廣域網(wǎng)路有各種不同的應(yīng)用，但這些應(yīng)用對(duì)網(wǎng)路技術(shù)的需求有許多共通點(diǎn)，包括：
·低成本──大多數(shù)廣域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用預(yù)期每處安裝點(diǎn)都需要數(shù)百、甚至數(shù)千的終終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備；在一些案例中，比如覆蓋都市的停車(chē)場(chǎng)所/計(jì)費(fèi)監(jiān)視，這個(gè)數(shù)量可能達(dá)到上百萬(wàn)。鑒于如此大的數(shù)量，在判斷應(yīng)用的投資報(bào)酬(ROI)時(shí)，單價(jià)是一個(gè)重要的考量因素。
·低功耗──廣域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用很少有充裕的本地電源供應(yīng)，大多數(shù)應(yīng)用將依賴(lài)電池，有些應(yīng)用甚至需要使用能量采集技術(shù)；對(duì)于使用電池的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，替換能量耗盡的電池不但是一個(gè)艱鉅的物流挑戰(zhàn)，代價(jià)也很高。因此終終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備中的電池壽命越長(zhǎng)越好。
·擴(kuò)大的覆蓋范圍──連接到網(wǎng)際網(wǎng)路的所有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路，都需要透過(guò)某種接取點(diǎn)(AP)才能工作，例如閘道器、集線(xiàn)器等等；因此一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)需要同時(shí)考量終終端節(jié)點(diǎn)的成本，和支援該應(yīng)用所需的接取點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施成本。網(wǎng)路的覆蓋范圍，或是說(shuō)從終終端節(jié)點(diǎn)到接取點(diǎn)的允許通訊距離，對(duì)這種基礎(chǔ)設(shè)施的成本有很大的影響；這個(gè)范圍確定了需要覆蓋的應(yīng)用工作區(qū)域接取點(diǎn)數(shù)量和位置，一般來(lái)說(shuō)范圍越大基礎(chǔ)設(shè)施成本越低。
·可擴(kuò)展性──某段時(shí)間使用廣域無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)既定裝置可能工作得很好，這個(gè)網(wǎng)路也有足夠的容量處理任何預(yù)期中的一單用戶(hù)；但隨著時(shí)間的推移，很可能在相同的地理區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)許多不同裝置，如果這些不同的裝置使用共同的接取點(diǎn)，例如蜂巢式通訊的共用基地臺(tái)，那么接取點(diǎn)可以支援的設(shè)備數(shù)量將成為一個(gè)限制因素，得增加基礎(chǔ)設(shè)施才能克服。即使它們不共用接取點(diǎn)，只共用頻譜資源，裝置的增加也會(huì)帶來(lái)雜訊水準(zhǔn)的提升進(jìn)而影響應(yīng)用的運(yùn)作范圍；在最差情況下，可用的頻道容量可能被用光，從而完全限制新的裝置投入正常運(yùn)作。
在比較成熟的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路技術(shù)中，只有蜂巢式和衛(wèi)星通訊可以提供這些應(yīng)用所要求的、擴(kuò)大的覆蓋范圍；像ZigBee這樣的網(wǎng)狀網(wǎng)路有可能覆蓋大范圍的區(qū)域，但由于需要轉(zhuǎn)發(fā)流量，因此可擴(kuò)展性非常有限。
遺憾的是，蜂巢式和衛(wèi)星通訊技術(shù)在其他屬性方面有一些缺點(diǎn)；它們的無(wú)線(xiàn)電需求涉及更高的能耗和復(fù)雜的協(xié)議，因而會(huì)縮短電池壽命，并增加成本到許多應(yīng)用無(wú)法忍受的地步。這部分源于它們的發(fā)展歷史：它們最初是設(shè)計(jì)用來(lái)處理語(yǔ)音流量的，對(duì)于處理簡(jiǎn)訊適應(yīng)不良。
雖然如此，部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)──通常被稱(chēng)為M2M──確實(shí)充分利用了蜂巢式和衛(wèi)星通訊網(wǎng)路，其中許多是以CDMA或“2G”蜂巢式技術(shù)為基礎(chǔ)；遺憾的是，為了將頻譜資源釋放給更先進(jìn)的蜂巢式技術(shù)，服務(wù)提供者如今已經(jīng)開(kāi)始淘汰這些網(wǎng)路。不過(guò)蜂巢式產(chǎn)業(yè)也做了一些大的改進(jìn)，希望能以此改善M2M的境況；針對(duì)LTE最新規(guī)范(版本12)定義的Category 0通訊類(lèi)別，就是圍繞M2M需求設(shè)計(jì)的。然而，功耗與成本仍是其中的主要考量因素。
這種狀況為應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的廣域無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路替代技術(shù)開(kāi)啟了一扇門(mén)，這些技術(shù)將專(zhuān)注于低功耗、低成本要求；目前至少定義有6種不同的解決方案，它們的網(wǎng)路布署有的正在逐漸增加、有的剛剛開(kāi)始，還有3種正在開(kāi)發(fā)中。雖然所有這些技術(shù)都試圖提供相同的關(guān)鍵核心屬性，但它們?cè)谠S多其他系統(tǒng)屬性方面均有所區(qū)別，這些屬性影響著它們對(duì)不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的適用性。