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，已成為當前世界新一輪經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一。物聯(lián)網(wǎng)通信技術有很多種，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，代表技術有Zigbee、Wi－Fi、Bluetooth、Z－wave等；一類是廣域網(wǎng)通信技術，業(yè)界一般定義為LPWAN（Low－Power Wide－Area Network，低功耗廣域網(wǎng)），典型的應用場景如智能抄表。
　　LPWAN技術又可分為兩類：一類是工作在非授權頻段的技術，如Lora、Sigfox等，這類技術大多是非標準化、自定義實現(xiàn)；一類是工作在授權頻段的技術，如GSM、CDMA、WCDMA等較成熟的2G／3G蜂窩通信技術，以及目前逐漸部署應用、支持不同category終端類型的LTE及其演進技術。
　　作為LPWAN的主要技術代表，NB－IoT技術、LoRa技術逐步成為物聯(lián)網(wǎng)領域的研究熱點，其面臨的安全問題以及安全技術手段隨之成為重要的研究內(nèi)容。
　　1．2 LoRa技術及其體系架構
　　LoRa是LPWAN通信技術中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進而擴展傳感網(wǎng)絡。目前，LoRa 主要在全球免費頻段運行，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)關產(chǎn)商到軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡運營商等每一環(huán)均有大量的企業(yè)，這種技術的開放性，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)絡主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關（或稱基站）、Server和云四部分組成。應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。
　　1．3 NB－IoT技術及其體系架構
　　NB－IoT（Narrow Band－Internet of Things）是2015年9月在3GPP標準組織中立項提出的一種新的窄帶蜂窩通信LPWAN技術，它基于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡構建，只消耗約180kHz，可直接部署在GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡和LTE網(wǎng)絡。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)等領域。
　　NB－IoT具有四大優(yōu)勢：一是低功耗，NB－IoT終端模塊的待機時間可長達10年；二是低成本，模塊預期價格不超過5美元；三是高覆蓋，室內(nèi)覆蓋能力強，比現(xiàn)有的網(wǎng)絡增益高出20dB，相當于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力；四是強連接，NB－IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接。NB－IoT使用授權頻譜，領先于LoRa等技術。