第一章 緒論
　　1．1 LPWAN概述
　　物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，已成為當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)有很多種，從傳輸距離上區(qū)分，可以分為兩類：一類是短距離通信技術(shù)，代表技術(shù)有Zigbee、Wi－Fi、Bluetooth、Z－wave等；一類是廣域網(wǎng)通信技術(shù)，業(yè)界一般定義為LPWAN（Low－Power Wide－Area Network，低功耗廣域網(wǎng)），典型的應(yīng)用場景如智能抄表。
　　LPWAN技術(shù)又可分為兩類：一類是工作在非授權(quán)頻段的技術(shù)，如Lora、Sigfox等，這類技術(shù)大多是非標(biāo)準(zhǔn)化、自定義實(shí)現(xiàn)；一類是工作在授權(quán)頻段的技術(shù)，如GSM、CDMA、WCDMA等較成熟的2G／3G蜂窩通信技術(shù)，以及目前逐漸部署應(yīng)用、支持不同category終端類型的LTE及其演進(jìn)技術(shù)。
　　作為LPWAN的主要技術(shù)代表，NB－IoT技術(shù)、LoRa技術(shù)逐步成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其面臨的安全問題以及安全技術(shù)手段隨之成為重要的研究內(nèi)容。
　　1．2 LoRa技術(shù)及其體系架構(gòu)
　　LoRa是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案。這一方案為用戶提供一種簡單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前，LoRa 主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915 MHz等。
　　2015年3月，Semtech公司牽頭成立了開放的、非盈利的組織LoRa聯(lián)盟，一年時(shí)間里，LoRa聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展成員公司150余家，整個產(chǎn)業(yè)鏈從終端硬件產(chǎn)商、芯片產(chǎn)商、模塊網(wǎng)關(guān)產(chǎn)商到軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商等每一環(huán)均有大量的企業(yè)，這種技術(shù)的開放性，競爭與合作的充分性促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。
　　LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、Server和云四部分組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。
　　1．3 NB－IoT技術(shù)及其體系架構(gòu)
　　NB－IoT（Narrow Band－Internet of Things）是2015年9月在3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織中立項(xiàng)提出的一種新的窄帶蜂窩通信LPWAN技術(shù)，它基于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，只消耗約180kHz，可直接部署在GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)。其核心是面向低端物聯(lián)網(wǎng)終端（低耗流），適合廣泛部署在智能家居、智慧城市、智能生產(chǎn)等領(lǐng)域。
　　NB－IoT具有四大優(yōu)勢：一是低功耗，NB－IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年；二是低成本，模塊預(yù)期價(jià)格不超過5美元；三是高覆蓋，室內(nèi)覆蓋能力強(qiáng)，比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益高出20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力；四是強(qiáng)連接，NB－IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接。NB－IoT使用授權(quán)頻譜，領(lǐng)先于LoRa等技術(shù)。