什么是 LoRaWAN?

什么是 LoRaWAN?
MOKOLoRa LoRaWAN

什么是 LoRa 和 LoRaWAN?

洛拉 是物联网的新通信标准, 通常用于远距离的小信号数据传输. LoRa 传感器通常具有低功耗, 低功耗, 和长电池寿命. LoRa是这个词的缩写 “长距离”. 从名字, 可见LoRa最大的特点就是传输距离远. LoRa的信号调制方案, 由 Semtech 开发, 实现出色的链接余量. LoRa的信号灵敏度非常高, 所以LoRa可以保持远距离通信, 即使在嘈杂的环境中. 类似于其他 LPAWAN 技术,例如 窄带物联网, LoRa 通常以较低的数据速率运行, 这进一步增加了链接空间. 由于其低数据速率, LoRa不适用于对数据延迟要求高的场景.

LoRaWAN是基于LoRa芯片的LPWAN协议的通信标准, 专为远程物联网连接而设计. LoRaWAN 最初称为 LoRaMAC, 是一套基于LoRa远程通信网络设计的通信协议和系统架构. 按照传统的通讯协议, LoRaWAN是MAC层, LoRa是物理层. LoRaWAN 是一个开放的网络标准, 及其数据链路层访问控制 (苹果) 由维护 洛拉联盟.

什么是 LoRaWAN 网关和 LoRaWAN 云服务器

LoRaWAN 网关是一个 LoRa 网络连接器, 可将LoRa网络通讯协议转换为TCP/IP协议, 并将LoRaWAN设备的数据传输到网络. 这类似于设置工业无线路由器将 WiFi 设备连接到网络. 网关通常由用户或解决方案提供商部署,通常部署在没有其他类型覆盖的偏远区域中心.

LoRaWAN云服务器 是管理设备连接和通信的云服务中心. Web服务器可以是物理服务器也可以是云服务器. 当 Web 服务器像托管服务一样位于云中时, 网关以所谓的方式运行 “包转发” 模式, 它只是将空中的所有原始 LoRa 数据包传递给 Web 服务器和 Web 服务器. 在这种模式下, 所有信息,如数据加密和数据包解密, 设备管理和连接, 数据分析和处理存储在ECS中, 这使得管理和升级服务器更容易,更容易读取和处理数据.

LoRaWAN 是如何工作的

 

在网络结构方面, LoRaWAN的无线协议很简单. 其网络结构为星型拓扑, 有利于LoRaWAN终端设备增加通信范围,降低功耗. 经过演示和测试, 这种星型结构比网格结构更适合这种低功耗、大面积的物联网应用场景.

星型拓扑的网络布局为中央数据处理模式. 每个 LoRaWAN 终端设备将数据传输到多个 LoRaWAN 网关, 然后LoRaWAN网关将数据传输到中央服务器. 中央服务器对采集的数据进行集中管理和处理, 服务器将完成消息调度, 安全调查, 和数据冗余检测. 中央服务器根据数据反馈LoRaWAN终端设备的一些信息,使LoRaWAN做出一定的响应.

LoRaWAN协议的两大明显优势

 

  1. 更方便的追踪: 网关不需要相互通信. 终端节点信息广播. 一个终端节点的信号可以被多个网关接收. 可以根据网关接收到的信息之间的时间差来粗略确定终端节点的方向和位置. 这个逻辑和算法比较简单.
  2. 更简单的信息链接: 网关仅作为实现节点终端与服务器之间信息传输的桥梁. 网关和网关之间没有相互通信, 而且信息链接新鲜简单.

LoRaWAN 设备类型: A级, B类和C类

A类是异步操作. 异步操作的特点是不需要像同步操作一样排队. 当终端节点需要传输数据时, 它将与网关连接, 而不是等待特定时间或排队等待线程任务完成. 终端节点在传输数据前处于休眠状态. 节点完成传输后, 它会立即进入睡眠状态. 当一个节点完成传输时, 另一个可以立即开始传输. 沟通没有间隙. 由于A类是异步传输, 碰撞不可避免. 纯 Aloha 网络的理论最大容量约为 18.4% 最大的. 如果两个节点同时唤醒并决定使用相同的无线电设置在同一信道上传输, 他们会碰撞和碰撞.

B类允许将信息发送到终端节点. LoRaWAN 网关每发送一个信标 128 秒. 所有 LoRaWAN 基站也发送信标消息. 它们的内部时钟是同步的,属于每秒一个脉冲 (1缴费灵). 轨道上的同步卫星将在每一秒的开始发送一条消息, 它可以同步世界各地的时间. Lora Wan 基站也是靠这个同步时间. 网关发送的每个信标分配一个时间间隔 128 秒告诉节点什么时候接收信号.

C类允许节点长时间监听而不休眠,可以随时发送下行消息. C类长时间处于唤醒状态,需要消耗能量来维持节点的唤醒状态,实时监测接收到的信号. 全C类耗电量大,不适合电池供电. 主要用于电源可以稳定的场景.

为什么使用 LoRaWAN 而不是 WiFi, 蓝牙, 紫蜂, 和更多

LoRaWAN自带WiFi应用场景, 蓝牙, 蜂巢, 手机, 等等. 在远距离传输, LoRaWAN 相比其他的有明显的优势. 无线上网, ZigBee 和蓝牙使用 2.4GHz 频谱. 这种频谱的优点是可以承载大量信息,速度快, 但它不是无线传感器的好选择.

  1. 2.4GHz频谱在空中迅速减弱. 这种通信协议的网络传感器通常连接范围很短, 并且2.4GHz频谱的物理穿透性很差. 大多数信号无法穿透其他路障,如建筑墙. 在日常生活中, 在角落或封闭区域,如地下室或厕所, 大厅里的WiFi信号会很弱或基本没有. 使用 Zigbee 等协议的家庭自动化系统经常发现无法连接到隔壁房间. 另一方面, LoRa 设备可以在露天环境中达到数英里的距离,并且可以很好地穿越建筑物或设备等障碍物.
  2. 2.4GHz 频谱非常 “嘈杂”, 这意味着我们周围有 2.4GHz 设备在争夺广播时间, 这会影响链接的质量. 美国LoRa的工作频率为915MHz, 所以它不会干扰本地 WiFi 和大多数其他无线设备.
  3. 无线上网, 网络通信协议, 在密钥管理和网络安全防控方面很差, 而且很多场合使用非常不方便. 例如, 如果连接多个设备的WiFi路由器想要更改连接密码, 您需要更改所有连接的WiFi终端设备的连接密码. 然而, 如果WiFi终端设备是电池供电的小型电子设备,不满足用户, 很难连接到更改密码的WiFi服务器. 在生活中, WiFi一般用在智能手机上, 智能电视, 笔记本电脑和其他设备. 这些设备具有显示屏和库,可轻松更改密码. 但是对于简单的电池供电传感器来说,重新连接 WiFi 路由器非常困难。. 另一方面, LoRaWAN 以不同方式配置和保护设备. 密钥不是在 Web 服务器上定义的单个密码, 但源自传感器本身并具有可在网络服务器上提供的唯一值 (通常在云端). 所有无线电桥传感器都有唯一的 ID/密钥对, 实现高效的安全配置和管理.
  4. WiFi等终端设备的电池消耗, 蓝牙, ZigBee 和移动蜂窝设备相对较高. 这些设备发送大量信号信息, 并且频谱迅速减弱, 并且发射功率比较高, 以保证一定的覆盖范围. 这些设备必须与网关或基站保持定期通信才能保持连接状态. 另一方面, LoRaWAN 设备可以进入深度睡眠模式并仅在需要发送以传递新事件时唤醒. 在大多数应用中, 这使电池寿命与 5 到 10 年.

LoRa 是一种无线电调制技术,用于 LPWA 网络技术类别中的无线 LAN 网络. LoRaWAN 是一个网络 (协议) 使用 LoRa.

展望 LoRaWAN 的未来

低功耗物联网更广泛应用于智慧城市建设. 随着智慧城市建设的深入, 城市感知应用将越来越受到重视. 这种物联网应用有其特殊之处: 巨大的联系, 通信频率低, 低功耗, 复杂的覆盖环境和高成本的敏感性. 所以, 低功耗物联网更适合城市感知物联网应用系统.


LoRa技术为何受到业界关注? LoRa技术以其优异的性能和灵活的组网形式在众多领域具有广阔的应用前景. 此外, LoRa远距离传输的实现架构, LoRaWAN的三种行为模式, 以及LoRa的典型架构和应用. 除了烟雾监测系统, 电力环境监测系统, 空调节能监控系统和智能护理监控系统, 物联网普及要以人为本. 生命安全, 交通和医疗, 环境污染, 食品问题、人力资源问题,都是物联网的垂直应用领域,长期以来一直受到广泛关注。, LoRa在这些场景下比其他通信技术更有优势.

万物互联的时代,也是数据为王的时代. 然而, 在很多情况下, 如果智能对象没有相应的位置信息, 这意味着数据是 “混乱的” 并且可用价值将大大减少. 随着近两年物联网行业的蓬勃发展, 各种物联网应用场景对定位技术的需求也大大增加. 现在, 定位技术有几十种甚至上百种, 并且每种定位技术都有自己的优缺点和适合的应用场景.

LoRa适用于密度较高的局部区域,具有相对独立的特点, 更强的信号和更低的成本. 所以, LoRa在未来广阔的物联网蓝海市场一定有一席之地. 至于LoRa未来的发展前景, 还是要看业内人士的共同推动.

 

 

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