01-从一次覆盖补盲说起：LPWAN定位与三网对比
1.1 从一次覆盖补盲说起：LPWAN 定位与三网对比
本节摘要：一个井盖水位传感器的覆盖补盲需求，是理解 LPWAN 的最佳入口。本节先用一个真实场景说明"补盲"到底补的是什么，再拿 LoRa、NB-IoT、Sigfox 三家在链路预算这张表上逐项对账，最后给出"什么场景该选谁"的判据。位置：全册的起点，先有定位才有后面每一层的账。
一次补盲的账单
某水务公司在城郊排水管网装了三千个水位计，绝大多数能联网，但有一段沿河 4.2 公里的盲区——树障多、没有基站、光纤拉不到。补盲的备选方案摆出来：拉专线，每公里施工成本按万元计，且管道穿越河堤要审批；上蜂窝，该区域网络覆盖边缘，信号余量不足；最后落到 LPWAN 上：发射功率低、电池能撑数年、网关可以就近架在电杆上。
所谓"补盲"，在链路预算里就是一件事：把接收端的信号余量从负值拉回正值。盲区不是"没信号"，而是"有信号但余量不够"。理解这一点，后面所有技术参数才有落点。
三家的链路预算对账
LPWAN 三大家的技术路线差异，全部能在链路预算表里找到原因。
| 维度 | LoRa/LoRaWAN | NB-IoT | Sigfox |
|---|---|---|---|
| 频谱 | 免授权 ISM 频段（868/915/470MHz） | 运营商授权频段（通常 LTE 频段） | 免授权 UNB（868/915MHz） |
| 调制 | CSS 线性扩频 | LTE 正交频分复用（窄带） | 超窄带（UNB，100Hz 级） |
| 典型灵敏度 | -137dBm（SF12/125kHz） | 约 -127 至 -132dBm | 约 -142dBm |
| 链路余量（同功率同距离） | 中（扩频增益换余量） | 中（授权频段干扰少） | 高（带宽极窄，本底噪声低） |
| 上行速率 | 0.25–50kbps | 最高 250kbps | 100bps 级 |
| 下行能力 | 好（双向窗口） | 好（完整双向） | 弱（少量下行） |
| 部署模式 | 自建网关或公网，自主可控 | 依赖运营商网络 | 依赖运营商网络 |
| 电池寿命 | 数年（按占空比与发送频率） | 数月到一两年（同步开销高） | 数年（报文极短） |
对照表看下来，三家其实是三种不同的账本：Sigfox 用极窄带宽换到了最高的灵敏度与电池寿命，代价是速率与下行能力几乎归零；NB-IoT 站在授权频谱上换到了高可靠与高速度，代价是同步与网络附着带来的电量开销；LoRa 则用扩频把"余量、速率、电池"三者摆在一个可调的三角里——想要更多余量，就把 SF 调高一档，牺牲速率；想省电，就把报文变短。
判据：什么场景该选谁
三条判据能覆盖绝大多数选型场景。判据一：谁拥有网络。想要自主可控、覆盖到蜂窝到不了的角落，选 LoRa 自建网关；业务只在运营商覆盖内、且希望零运维，选 NB-IoT 或 Sigfox。判据二：数据量与频率。每天几百字节的仪表读数，LPWAN 足够；每秒钟一次的高频上报，NB-IoT 更稳。判据三：下行需求。需要随时远程配置、升级固件的场景，LoRa 的双向窗口与 NB-IoT 的双向通道都行，Sigfox 的下行能力会卡脖子。
部署账：三个真实场景的选型落点
把判据套到三个具体场景上，选型就变成填空题了。
场景一：郊县农田井盖水位计。三千个点，分散在 4.2 公里沿河地带，树障多、无市电，两年内不打算派人维护。选型结果：LoRa 自建网关。理由：覆盖可控（网关架在电杆上就近补盲）、电池寿命按年计、数据量每天几十字节、下行需求只有偶尔的固件升级。预算账：14dBm、SF10 左右，单跳覆盖 2–5 公里，三千个点配 8–12 个网关足够，且所有权在自己手里。
场景二：城区燃气表。每栋楼一个集中器，表具在地下或管道井里，运营商网络覆盖好，客户要求数据进运营商平台。选型结果：NB-IoT。理由：城市场景蜂窝覆盖成熟、表具功率可外接或周期性更换、上行数据率要求不低（日冻结+事件上报）、客户已有运营商合同。预算账：NB-IoT 的同步与网络附着功耗高于 LoRa，但城区表具更换周期短，能耗账尚能接受。
场景三：跨境物流追踪。货箱在多个国家间流动，无法在每国自建网关，设备要廉价、上报要极简。选型结果：Sigfox 或 LoRaWAN 公网（TTN 等）。理由：漫游覆盖靠运营商网络，报文短（几十字节定位与温度），下行需求几乎为零。预算账：Sigfox 的 -142dBm 灵敏度与 100bps 速率在"传一个坐标"这种需求上绰绰有余。
| 场景 | 网络归谁 | 数据频率 | 下行需求 | 结论 |
|---|---|---|---|---|
| 郊县井盖 | 自建 | 每天几十字节 | 偶发 | LoRa 自建网关 |
| 城区燃气表 | 运营商 | 日冻结+事件 | 低 | NB-IoT |
| 跨境物流 | 公网/运营商 | 极稀疏 | 无 | Sigfox/LoRaWAN 公网 |
三个场景说明同一件事：LPWAN 选型不是技术竞赛，而是把网络所有权、数据频率、下行需求放进链路预算一起算的结果。先答这三个问题，再谈调制与灵敏度。
易错点清单
- 把"覆盖"当"有信号"：有信号但余量不足，丢包率会随天气与树冠摇晃剧烈波动，先算余量再谈部署；
- 只看灵敏度数字：-142dBm 的灵敏度建立在极窄带宽上，对应速率极低，先看"这个灵敏度下能传多快"；
- 电池寿命照抄宣传值：宣传值基于每天几条、低功耗器件，实际要按自己的发送频率与电流剖面重算（第 5 章有完整算法）。
要点回顾：补盲补的是链路余量；三家技术路线差异本质是"余量、速率、电池、自主权"的取舍；选型先回答"网络归谁、数据多少、要不要下行"。位置收尾：定位清楚了，下一节把协议栈的四层摊开，看每一层分别在哪一本账上记一笔。
小结与延伸
把本节的判断方法收成三步：先圈定网络所有权（自建/运营商/公网），再量化数据频率与字节量，最后确认下行需求——三步走完，技术参数（调制、灵敏度、速率）只是最后的对号入座。延伸思考：如果你的业务要覆盖"自建网关 + 运营商 NB-IoT"混合网络，链路预算的对比口径必须统一——两边都要算"同一条链路在各自网络里的余量"，而不是直接比灵敏度数字。混合组网是工业物联网的常态，第 9 章的中继与卫星方案还会用到这套统一口径。