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LoRa和LoRaWAN技術(shù)概覽

2018-09-14 10:23 王志杰

導(dǎo)讀:LoRa的優(yōu)勢在于技術(shù)方面的長距離能力,單個網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋整個城市或數(shù)百平方公里范圍。在一個給定的位置,距離在很大程度上取決于環(huán)境或障礙物,但LoRa和LoRaWAN有一個鏈路預(yù)算優(yōu)于其他任何標(biāo)準(zhǔn)化的通信技術(shù)。

  1、簡介

  本文的目的是針對LoRa和LoRaWAN做一個介紹性的技術(shù)概覽。低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)預(yù)計(jì)將會支持物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測的數(shù)十億設(shè)備的一個主要部分。LoRaWAN自下而上設(shè)計(jì),為電池壽命、容量、距離和成本而優(yōu)化了LPWAN。對于不同地區(qū)給出了一個LoRaWAN規(guī)范概要,以及在LPWAN空間競爭的不同技術(shù)的高級比較。(內(nèi)容與原文有刪減和改動)

  2、LoRa是什么?

  LoRa是物理層或無線調(diào)制用于建立長距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層,因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制。LoRa是基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制,它保持了像FSK調(diào)制相同的低功耗特性,但明顯地增加了通信距離。線性擴(kuò)頻已在軍事和空間通信領(lǐng)域使用了數(shù)十年,由于其可以實(shí)現(xiàn)長通信距離和干擾的魯棒性,但是LoRa是第一個用于商業(yè)用途的低成本實(shí)現(xiàn)。

  長距離 (LoRa)

  LoRa的優(yōu)勢在于技術(shù)方面的長距離能力。單個網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋整個城市或數(shù)百平方公里范圍。在一個給定的位置,距離在很大程度上取決于環(huán)境或障礙物,但LoRa和LoRaWAN有一個鏈路預(yù)算優(yōu)于其他任何標(biāo)準(zhǔn)化的通信技術(shù)。鏈路預(yù)算,通常用分貝(dB為單位)表示,是在給定的環(huán)境中決定距離的主要因素。下面是部署在比利時是Proximus網(wǎng)絡(luò)覆蓋圖。隨著小量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施,可以容易地覆蓋到整個國家。

  3、LPWAN適合在那里?

  一種技術(shù)不能滿足物聯(lián)網(wǎng)所有項(xiàng)目應(yīng)用和量。WiFi和BTLE是被廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn),非常好地滿足了與個人設(shè)備通訊相關(guān)的應(yīng)用。蜂窩技術(shù)非常適合那些需要較高數(shù)據(jù)吞吐量并配有電源的應(yīng)用。LPWAN提供多年的電池壽命,是專為那些需要發(fā)送少量數(shù)據(jù)的傳感器和應(yīng)用而設(shè)計(jì),從不同環(huán)境中通過長距離每小時發(fā)送幾次。

  LPWAN中最關(guān)鍵的因素是:

  網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  通信距離

  電池壽命或低功耗

  干擾的魯棒性

  網(wǎng)絡(luò)容量(網(wǎng)絡(luò)中的最大節(jié)點(diǎn)數(shù))

  網(wǎng)絡(luò)安全

  單向與雙向通信

  各種服務(wù)應(yīng)用

  南京仁玨智能一家專門做高性價比LORA產(chǎn)品的企業(yè),公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品,1301基站串口模組和純射頻模組。

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  4、LoRaWAN是什么?

  LoRaWAN定義了網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu),而LoRa物理層能夠使長距離通訊鏈路成為可能。協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對節(jié)點(diǎn)的電池壽命、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量、安全性、網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量等影響最大。

  網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  許多現(xiàn)有部署的網(wǎng)絡(luò)采用了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中,個別終端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的信息,以增加網(wǎng)絡(luò)的通信距離和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域規(guī)模大小。雖然這增加了范圍,但也增加了復(fù)雜性,降低了網(wǎng)絡(luò)容量,并降低了電池壽命,因節(jié)點(diǎn)接受和轉(zhuǎn)發(fā)來自其他節(jié)點(diǎn)的可能與其不相關(guān)的信息。當(dāng)實(shí)現(xiàn)長距離連接時,長距離星型架構(gòu)最有意義的是保護(hù)了電池壽命。

  在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)與專用網(wǎng)關(guān)不相關(guān)聯(lián)。相反,一個節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常是由多個網(wǎng)關(guān)收到。每個網(wǎng)關(guān)將從終端節(jié)點(diǎn)接所接受到的數(shù)據(jù)包通過一些回程 (蜂窩、 以太網(wǎng)、 衛(wèi)星或 Wi-Fi)轉(zhuǎn)發(fā)到基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。智能化和復(fù)雜性放到了服務(wù)器上,服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò)和過濾冗余的接受到的數(shù)據(jù),執(zhí)行安全檢查,通過最優(yōu)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行調(diào)度確認(rèn),并執(zhí)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率等。如果一個節(jié)點(diǎn)是移動的或正在移動,不需要從網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)切換,這是一個重要的功能,可以應(yīng)用于資產(chǎn)跟蹤---物聯(lián)網(wǎng)一個主要的目標(biāo)垂直應(yīng)用。

  電池壽命

  在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是異步的通信的,當(dāng)其要發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的時候通信,無論是事件驅(qū)動還是時間調(diào)度。這種類型的協(xié)議通常稱為Aloha方法。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)或同步網(wǎng)絡(luò),如蜂窩,節(jié)點(diǎn)必須經(jīng)常喚醒以同步網(wǎng)絡(luò),并檢查消息。這個同步明顯消耗能量,是減少電池壽命第一推手。在最近一項(xiàng)研究中,GSMA對不同解決LPWAN空間的技術(shù)進(jìn)行了比較,LoRaWAN比其他技術(shù)選擇有3到5倍的優(yōu)勢。

  網(wǎng)絡(luò)容量

  為了使遠(yuǎn)距離星型網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn),網(wǎng)關(guān)必須具有非常高的容量或性能,從大量的節(jié)點(diǎn)接收消息。高網(wǎng)絡(luò)容量利用自適應(yīng)的數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)關(guān)中的多通道多調(diào)制收發(fā)器實(shí)現(xiàn),因此可以在多信道上同時接受消息。影響容量的關(guān)鍵因素是并發(fā)通道數(shù)、數(shù)據(jù)速率(空中時間)、負(fù)載長度以及節(jié)點(diǎn)如何經(jīng)常發(fā)送數(shù)據(jù)。因?yàn)長oRa是基于擴(kuò)頻調(diào)制,當(dāng)使用不同擴(kuò)頻因子時,信號實(shí)際上是彼此正交。當(dāng)擴(kuò)頻因子的發(fā)生變化,有效的數(shù)據(jù)速率也會發(fā)生變化。網(wǎng)關(guān)利用了這個特性,能夠在同一時間相同信道上接受多個不同的數(shù)據(jù)速率。如果一個節(jié)點(diǎn)有一個好的連接并靠近網(wǎng)關(guān),它沒有理由總是使用最低的數(shù)據(jù)速率,填滿可用的頻譜比它需要的時間更長。數(shù)據(jù)傳輸速率越高,在空氣中的時間就越短,可以為其他要傳送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)開放更多的潛在空間。自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率也優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)的電池壽命。為使自適應(yīng)的數(shù)據(jù)速率工作,對稱的上行鏈路和下行鏈路要求有足夠的下行鏈路容量。這些特點(diǎn)使得LoRaWAN有非常高的容量,網(wǎng)絡(luò)更具有可擴(kuò)展性。用最少量的基礎(chǔ)設(shè)施可以部署網(wǎng)絡(luò),當(dāng)需要容量時,可以添加更多網(wǎng)關(guān),變換數(shù)據(jù)速率,減少串音次數(shù),可擴(kuò)展6~8倍網(wǎng)絡(luò)容量。其他LPWAN技術(shù)沒有LoRaWAN的可擴(kuò)展性,緣于技術(shù)上的權(quán)衡,其限制了下行鏈路的容量,使下行鏈路距離與上行鏈路距離不對稱。

  設(shè)備類 – 并非所有節(jié)點(diǎn)都相同

  終端設(shè)備服務(wù)不同的應(yīng)用,有不同的要求。為優(yōu)化各種終端應(yīng)用規(guī)范,LoRaWAN使用了不同的設(shè)備類別。設(shè)備類別權(quán)衡了網(wǎng)絡(luò)下行通信延遲與電池壽命。在控制或執(zhí)行器類型應(yīng)用中,下行鏈路通信延遲是一個重要因素。

  雙向終端設(shè)備(A類):A類的終端設(shè)備允許雙向通信,因此每個終端設(shè)備的上行鏈路傳輸跟隨兩個短的下行鏈路接受窗口。傳輸時隙由終端設(shè)備調(diào)度,基于其自身的通訊需求并有一個基于隨機(jī)時基的微小變化(ALOHA類型協(xié)議)。對于在終端設(shè)備已發(fā)送一個上行鏈路傳輸后,僅需要從服務(wù)器下行鏈路簡短地通訊的應(yīng)用來說,這種A類操作是最低功耗的終端系統(tǒng)。在任何其他時間從服務(wù)器下行鏈路通訊必須等下一個調(diào)度的上行鏈路。

  具備調(diào)度接受時隙的雙向終端設(shè)備(B類):除A類隨機(jī)接受窗口外,B類設(shè)備在調(diào)度時間上打開了額外的接受窗口。為使終端設(shè)備在調(diào)度時間上打開其接受窗口接受網(wǎng)關(guān)同步信標(biāo)一次。這允許服務(wù)器知道什么時候終端設(shè)備在偵聽。

  具備最大接受時隙的雙向終端設(shè)備(C類):C類終端設(shè)備幾乎是連續(xù)地打開節(jié)接受窗口,僅在發(fā)送時關(guān)閉。

  安全

  加入安全對于任何的LPWAN來說是極其重要的。 LoRaWAN使用了兩層安全:一個是網(wǎng)絡(luò)層安全;另一個是應(yīng)用層安全。網(wǎng)絡(luò)安全保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的可靠性,而應(yīng)用層的安全性確保了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商不能訪問終端用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)。密鑰交換使用了AES加密的IEEE EUI64標(biāo)識符。每種技術(shù)選擇都會有所所權(quán)衡, 但LoRaWAN在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的特性,設(shè)備類別,安全性,容量可擴(kuò)展性以及為移動優(yōu)化滿足了各種各樣的潛在的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

  南京仁玨智能一家專門做高性價比LORA產(chǎn)品的企業(yè),公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品,1301基站串口模組和純射頻模組。

  5、LoRaWAN區(qū)域概述

  LoRaWAN 規(guī)范根據(jù)不同的地區(qū)頻譜分配和監(jiān)管要求而略有不同。歐洲和北美已制定了LoRaWAN 規(guī)范,但其他區(qū)域仍在由技術(shù)委員會制定中。加入LoRa聯(lián)盟作為貢獻(xiàn)者成員并參與技術(shù)委員會,對以亞洲市場解決方案為目標(biāo)的公司有明顯的優(yōu)勢。

  LoRa WAN協(xié)議介紹

  物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線技術(shù),除城域網(wǎng)的2G/3G/4G外,還有局域網(wǎng)和短距的多種通信技術(shù),比如2.4G 頻段的WiFi,藍(lán)牙、Zigbee和Sub-Ghz等等。這些短距無線技術(shù),優(yōu)缺點(diǎn)也都非常明顯。而且從無線應(yīng)用開發(fā)和工程運(yùn)維人員角度來看,一直以來都存在這樣一個兩難問題:即設(shè)計(jì)人員在更長的距離和更低的功耗兩者之間只能二選一。而采用LoRa技術(shù)之后,設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可做到兩者都兼顧,最大程度地實(shí)現(xiàn)更長距離的通信與更低的功耗,同時還可節(jié)省額外的中繼器成本。

  一般說來,傳輸速率、工作頻段和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響傳感網(wǎng)絡(luò)特性的三個主要參數(shù)。傳輸速率的選擇將決定系統(tǒng)的傳輸距離和電池壽命。工作頻段的選擇要折衷考慮頻段和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。而在FSK系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇是由傳輸距離要求和系統(tǒng)需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)目來決定的。升特(Semtech)公司采用新的擴(kuò)頻技術(shù)的的高性價比收發(fā)機(jī)方案將會改變以往的折衷考慮方式,為用戶提供一種簡單的系統(tǒng)而又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命并增加系統(tǒng)容量,進(jìn)而擴(kuò)展你的傳感網(wǎng)絡(luò),于是LoRa技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。

  LoRa融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號處理和前向糾錯編碼技術(shù),擁有前所未有的性能。此前,只有那些高等級的工業(yè)無線電通信會融合這些技術(shù),而隨著LoRa的引入,嵌入式無線通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。

  前向糾錯編碼技術(shù)是給待傳輸數(shù)據(jù)序列中增加了一些冗余信息,這樣,數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程中注入的錯誤碼元在接收端就會被及時糾正。這一技術(shù)減少了以往創(chuàng)建“自修復(fù)”數(shù)據(jù)包來重發(fā)的需求,且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現(xiàn)良好。

  一旦數(shù)據(jù)包分組建立起來且注入前向糾錯編碼以保障可靠性,這些數(shù)據(jù)包將被送到數(shù)字?jǐn)U頻調(diào)制器中。這一調(diào)制器將分組數(shù)據(jù)包中每一比特饋入一個“展擴(kuò)器”中,將每一比特時間劃分為眾多碼片。LoRa調(diào)制解調(diào)器經(jīng)配置后,可劃分的范圍為64-4096碼片/比特。AngelBlocks配置調(diào)制解調(diào)器可使用4096碼片/比特中的最高擴(kuò)頻因子(12)。相對而言,ZigBee僅能劃分的范圍為10-12碼片/比特。

  通過使用高擴(kuò)頻因子,LoRa技術(shù)可將小容量數(shù)據(jù)通過大范圍的無線電頻譜傳輸出去。實(shí)際上,當(dāng)你通過頻譜分析儀測量時,這些數(shù)據(jù)看上去像噪音,但區(qū)別在于噪音是不相關(guān)的,而數(shù)據(jù)具有相關(guān)性,基于此,數(shù)據(jù)實(shí)際上可以從噪音中被提取出來。其實(shí),擴(kuò)頻因子越高,越多數(shù)據(jù)可從噪音中提取出來。

  在一個運(yùn)轉(zhuǎn)良好的GFSK接收端,8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解調(diào)信號,采用配置AngelBlocks的方式,LoRa可解調(diào)一個信號,其信噪比為-20dB,GFSK方式與這一結(jié)果差距為28dB,這相當(dāng)于范圍和距離擴(kuò)大了很多。在戶外環(huán)境下,6dB的差距就可以實(shí)現(xiàn)2倍于原來的傳輸距離。

  為了有效地對比不同技術(shù)之間傳輸范圍的表現(xiàn),我們使用一個叫做“鏈路預(yù)算”的定量指標(biāo)。鏈路預(yù)算包括影響接收端信號強(qiáng)度的每一變量,在其簡化體系中包括發(fā)射功率加上接收端靈敏度。

  AngelBlocks的發(fā)射功率為100mW (20dBm),接收端靈敏度為-129dBm,總的鏈路預(yù)算為149dB。比較而言,擁有靈敏度-110dBm(這已是其極好的數(shù)據(jù))的GFSK無線技術(shù),需要5W的功率(37dBm)才能達(dá)到相同的鏈路預(yù)算值。在實(shí)踐中,大多GFSK無線技術(shù)接收端靈敏度可達(dá)到-103dBm,在此狀況下,發(fā)射端發(fā)射頻率必須為46dBm或者大約36W,才能達(dá)到與LoRa類似的鏈路預(yù)算值。

  因此,使用LoRa技術(shù)我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離,這種低功耗廣域技術(shù)正是我們所需的。

  傳輸速率和距離

  傳輸速率是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個關(guān)鍵的可變因素,它將決定整個系統(tǒng)整體性能的很多屬性。無線傳輸距離由接收機(jī)靈敏度和發(fā)射機(jī)輸出功率共同決定,兩者之間的差值我們稱之為鏈路預(yù)算。輸出功率受限于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,所以只有通過提高靈敏度來增加距離,而靈敏度又受數(shù)據(jù)速率非常重要的影響。對所有的調(diào)制方式來說,越低的速率,接收機(jī)的帶寬越窄,接收靈敏度就越高。在現(xiàn)今高性價比無線收發(fā)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的調(diào)制方式是FSK或者GFSK。要進(jìn)一步減小FSK系統(tǒng)的接收機(jī)帶寬,唯一可行的辦法就是提高參考晶體的精確度。在等同的數(shù)據(jù)速率條件下,商用的低成本擴(kuò)頻調(diào)制方式可以獲得比傳統(tǒng)FSK調(diào)制方式高8-10dB的靈敏度。升特(Semtech)公司將推出一款新的收發(fā)機(jī),這款收發(fā)機(jī)集成了一種名為LoRa的擴(kuò)頻調(diào)制方式和傳統(tǒng)的GFSK調(diào)制方式。如圖展示了在GFSK調(diào)制和LoRa擴(kuò)頻調(diào)制兩種系統(tǒng)中靈敏度相對數(shù)據(jù)速率的關(guān)系曲線。

  與FSK系統(tǒng)相比,使用同樣低成本的晶體時這種新的擴(kuò)頻方式在靈敏度上改善了30dB,理論上相當(dāng)于增加了5倍的傳輸距離。

  網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議

  選擇星型網(wǎng)還是網(wǎng)狀網(wǎng)是影響整個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的一個關(guān)鍵因素。星型網(wǎng)是具有最低延遲的最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)距離、共信道同步傳輸、共信道抑制的改善和高選擇性,這些擴(kuò)頻方式的優(yōu)點(diǎn)為傳感網(wǎng)絡(luò)提供了一種可供選擇的高性能的系統(tǒng)解決方案,而這是傳統(tǒng)FSK調(diào)制方式無法達(dá)到的。

  在相同速率下擴(kuò)頻調(diào)制方式所具備的優(yōu)勢可以輕易地用于改善現(xiàn)有網(wǎng)狀網(wǎng)的性能,而星形網(wǎng)也會達(dá)到最優(yōu)的系統(tǒng)性能。利用星型網(wǎng)在郊區(qū)環(huán)境可以達(dá)到8-16km距離的情況下,我們不再需要很龐大的網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)來覆蓋這么寬的范圍。

  一個多通道、多調(diào)制解調(diào)方式的集中器可以適應(yīng)不同節(jié)點(diǎn)的不同速率和不同的功率,這樣就可以獲得最大的網(wǎng)絡(luò)容量和最長的電池壽命。使用不同的擴(kuò)頻因子就可以改變擴(kuò)頻系統(tǒng)的傳輸速率??勺兊臄U(kuò)頻因子提高了整個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量,因?yàn)椴捎貌煌瑪U(kuò)頻因子的信號可以在一個信道中共存。借助網(wǎng)絡(luò)仿真工具,我們可以很容易觀察到,與傳統(tǒng)采用固定速率的FSK系統(tǒng)相比,采用上述技術(shù)的星型網(wǎng)能容易地獲得很多優(yōu)勢,諸如95%的節(jié)點(diǎn)只占用10%的總能耗,同時整個系統(tǒng)的容量也將提高5-6倍。

  總的來說,與其他無線系統(tǒng)相比,LoRa技術(shù)擁有如下幾大優(yōu)勢。它使用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù),可解調(diào)低于20 dB的噪聲。這確保了高靈敏度、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接,同時提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾。而相比于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),LoRaWAN協(xié)議的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)消除了同步開銷和跳數(shù),因而降低了功耗并可允許多個并發(fā)應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。同時,LoRa技術(shù)實(shí)現(xiàn)的通信距離比其他無線協(xié)議都要長得多,這使得LoRa系統(tǒng)無需中繼器即可工作,從而降低了整體擁有成本。此外,相較于3G和4G蜂窩網(wǎng)絡(luò),LoRa技術(shù)對嵌入式應(yīng)用而言可擴(kuò)展性更強(qiáng),性價比更高。

  LoRaWAN是由LoRa聯(lián)盟推出的一個低功耗廣域網(wǎng)規(guī)范,這一技術(shù)可以為電池供電的無線設(shè)備提供區(qū)域、國家或全球的網(wǎng)絡(luò)。LoRaWAN瞄準(zhǔn)了物聯(lián)網(wǎng)中的一些核心需求,如安全地雙向通訊、移動化和本地服務(wù)。該技術(shù)無需本地復(fù)雜配置,即可以讓智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫互操作性,給物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的用戶、開發(fā)者和企業(yè)自由操作權(quán)限。

  LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,LoRa網(wǎng)關(guān)是一個透明的中繼,連接前端終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通過標(biāo)準(zhǔn)IP連接,而終端設(shè)備采用單跳與一個或多個網(wǎng)關(guān)通信,所有的節(jié)點(diǎn)均是雙向通信。

  終端與網(wǎng)關(guān)之間的通信是在不同頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率基礎(chǔ)上完成的,數(shù)據(jù)速率選擇需要在傳輸距離和消息時延之間權(quán)衡。由于采用了擴(kuò)頻技術(shù),不同數(shù)據(jù)傳輸速率通信不會互相干擾,且會創(chuàng)建一組“虛擬化”的頻段來增加網(wǎng)關(guān)容量。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3 kbps至50 kbps,為了最大化終端設(shè)備電池壽命和整個網(wǎng)絡(luò)容量,LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過一種速率自適應(yīng)(ADR)方案來控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一終端設(shè)備的射頻輸出。適用于物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò)需要解決諸如關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)密的個人數(shù)據(jù)或社會公共服務(wù)等安全通信的問題,這方面一般采用多層加密的方式來解決:

  唯一網(wǎng)絡(luò)密鑰(EU164)并保證網(wǎng)絡(luò)層安全;

  唯一應(yīng)用密鑰(EU164)并保證應(yīng)用層端到端的安全。

  南京仁玨智能一家專門做高性價比LORA產(chǎn)品的企業(yè),公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品,1301基站串口模組和純射頻模組,成品基站有需求可以聯(lián)系余工:15651028736。

  設(shè)備特別密鑰(EUI128)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)具有多層級安全方案,保證各類應(yīng)用的不同需求:

  Class A

  雙向通信終端設(shè)備(A等級):處于A等級的終端設(shè)備允許雙向通信,每一終端設(shè)備上行傳輸會伴隨著兩個下行接收窗口。終端設(shè)備的傳輸槽是基于其自身通信需求,其微調(diào)是基于一個隨機(jī)的時間基準(zhǔn)(ALOHA協(xié)議)。A等級的終端設(shè)備應(yīng)用中功耗最低,在終端發(fā)送一個上行傳輸信號后才能與服務(wù)器進(jìn)行下行通信,與服務(wù)器任何時候的下行通信都只能是在上行通信之后。

  Class B

  具有預(yù)設(shè)接收槽的雙向通信終端設(shè)備(B等級):B等級的終端設(shè)備會在預(yù)設(shè)時間中開放多余的接收窗口,為了達(dá)到這一目的,終端設(shè)備會同步從網(wǎng)關(guān)接收到一個Beacon,這一方式會讓服務(wù)器了解終端設(shè)備正在“傾聽”。

  Class C

  具有最大接收槽的雙向通信終端設(shè)備(C等級):C等級的終端設(shè)備幾乎持續(xù)為接收窗口開放,只在傳輸時關(guān)閉。

  南京仁玨智能一家專門做高性價比LORA產(chǎn)品的企業(yè),公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品,1301基站串口模組和純射頻模組。