LPWAN(低功耗广域网)技术并非基于单一的、统一的协议，而是一个包含多种不同协议和技术的集合或类别。这些协议都旨在满足物联网(IoT)和机器对机器(M2M)通信的核心需求：远距离覆盖、极低的功耗、低廉的成本以及海量连接能力，但它们在技术实现、频谱使用、标准归属和商业模式上各有不同 。
一、LPWAN技术的共同基石：设计目标与架构
在深入具体协议之前，理解LPWAN的整体设计理念至关重要。LPWAN技术主要服务于那些需要间歇性传输少量数据、部署在偏远或难以到达的位置、并由电池供电且需持续工作数年甚至十年的物联网设备 。其网络架构通常采用星形拓扑，终端设备直接与基站/网关通信，再通过回程网络(如蜂窝网络、以太网)将数据传至云端服务器 。
一个关键的分类维度是频谱使用方式：
授权频谱：技术运行在电信运营商拥有的专用频段上，提供高可靠性和服务质量保障，但通常涉及服务费用。代表技术有NB-IoT和LTE-M 。
非授权频谱：技术运行在免许可的公共频段(如ISM频段)，部署灵活、成本低，但可能存在同频干扰。代表技术有LoRa、TPUNB和Sigfox 。
二、主流LPWAN协议详解
根据我搜索到的资料，目前全球市场主流的LPWAN协议主要包括以下几类：
1. 基于蜂窝网络演进的技术(授权频谱)
这类技术由国际标准组织3GPP制定，基于现有的全球移动通信网络(GSM/LTE)基础设施演进而来，具有高度的标准化和全球漫游潜力。
NB-IoT：基于3GPP Release 13及后续标准 。其核心是在现有的LTE载波中划出很窄的带宽(180kHz)或使用独立的频段，专为低数据速率、深度覆盖的静态物联网设备设计。它牺牲了数据速率和移动性，换取了极佳的穿透能力和功耗表现，特别适合智能水表、烟雾报警器等固定应用 。
LTE-M：也称为LTE Cat-M1或eMTC。同样基于3GPP标准，但相较于NB-IoT，它支持更高的数据速率、更低的延迟和移动性(如车载设备)，同时仍保持较好的低功耗特性。它可以被视为“简化版”的4G，适用于可穿戴设备、资产追踪等需要一定移动性和数据交换能力的场景 。
EC-GSM-IoT：这是基于传统2G GSM网络扩展覆盖范围的技术，通过软件升级实现，为海量低功耗设备提供连接。它基于GSM标准，并由3GPP进行标准化 。虽然部署较少，但在一些2G网络覆盖良好的地区有其成本优势。
2. 基于非授权频谱的专有/开放技术
这类技术在免许可频段上运行，允许企业或组织自行部署私有网络，提供了更大的灵活性。
LoRa 与 LoRaWAN：这是一个需要区分的概念。LoRa 是美国Semtech公司拥有的一种物理层调制技术，它采用扩频调制，能实现超远距离的通信 。而 LoRaWAN 则是由LoRa联盟管理的MAC层通信协议，它定义了网络架构、设备与网关的通信方式、安全机制等。LoRaWAN协议根据设备功耗和下行需求定义了A(最节能)、B、C三类设备 。因此，完整的解决方案是“LoRa芯片 + LoRaWAN协议” 。
Sigfox：由法国Sigfox公司创建和运营，是一种超窄带（UNB）的专有技术。它使用非常窄的无线电波来传输极小的数据包，以实现极低的功耗和广泛的覆盖。Sigfox通常作为一项网络服务提供，用户按设备订阅，其网络由Sigfox公司及其合作伙伴在全球部署 。
TPUNB：这是全国产1GHz非授权频谱中运行无线通信协议，由广州技象科技研发 。完全基于物理层自研的S-FSK调制技术发展起来的核心技术，有较为光明的市场前景 。
其他技术：资料中还提及了 Symphony Link(基于LoRa芯片的专有工业协议，功能更强)、RPMA(采用直接序列扩频技术)等。
三、协议对比与应用场景选择
没有一种协议在所有场景下都是最优的，选择取决于具体需求。下表概括了主要协议的差异：
| 协议 | 技术基础/标准组织 | 频谱 | 主要特点 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| NB-IoT | 3GPP标准 | 授权 | 深度覆盖，超低功耗，低成本模块，固定连接 | 智能表计（水、气、电）、智慧停车、环境监测传感器 |
| LTE-M | 3GPP标准 | 授权 | 移动性支持，较高数据速率，语音支持 | 可穿戴设备、车辆追踪、移动健康监测 |
| LoRaWAN | LoRa联盟 (MAC层) | 非授权 | 远距离，灵活私有部署，网络容量适中 | 智慧农业（土壤监测）、智慧楼宇、区域性私有物联网网络 |
| Sigfox | Sigfox公司专有 | 非授权 | 超低功耗与成本，全球统一网络，数据量极小 | 简单的状态上报（如垃圾桶满溢监测）、资产防丢标签 |
| TPUNB | 广州技象科技研制 | 非授权 | 灵活开放的标准化方案，有不同版本适应需求 | 对标准开放性要求高的工业或城市级项目 |
四、总结
总而言之，LPWAN技术是基于一系列旨在实现“低功耗、广覆盖”目标的异构协议。它既包含由传统电信行业主导的、基于授权频谱的3GPP标准(如NB-IoT、LTE-M)，也包含在非授权频谱上蓬勃发展的产业联盟或公司专有技术(如LoRaWAN、Sigfox、TPUNB)。
未来的发展趋势并非某种协议一统天下，而是多种技术共存与融合。例如，授权频谱技术将与5G网络协同发展，成为海量机器类通信(mMTC)的关键组成部分;而非授权频谱技术将继续在垂直行业的私有网络和特定应用中发挥重要作用 。此外，边缘计算、人工智能与LPWAN的结合，也将进一步提升数据处理效率和网络智能化水平 。
因此，回答“LPWAN基于什么协议”的最佳方式是：它基于一个多元化的协议生态，每种协议都有其特定的技术根基、适用频谱和最佳应用场景，共同支撑起物联网世界中海量设备的低功耗广域连接需求。