什么是LoRaWAN,跟LoRa是什么关系

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概述

LoRa技术是Semtech公司开发的一种低功耗局域网无线扩频技术,属于物理层的技术

LoRaWAN是一种开放规范和技术标准;是基于Semtech LoRa设备的低功耗广域网(LPWAN)标准,利用工业、科学和医疗(ISM)频段的未经许可的无线电频谱。LoRa Alliance(一个非营利协会和快速发展的技术联盟)推动了LoRaWAN标准的标准化和全球协调

LoRaWAN的协议类似我们运营商的协议,属于一个大网的概念。中国给了LoRaWAN授权频道是470-510MHZ.

在 2009, 在法国的两位cycleo的创始人.Nicholas Sornin 和 Olivier Seller 在低功率调制远程技术,设立了原型。1960 年成立的 Semtech 一开始主营业务专注在研发高可靠的电源产品上,10几年前收购了一家专门做射频技术的公司,由此进入无线射频领域。2012年,Semtech凭借其在FSK 技术上的优势,其业务范围已经涉及工业、电子抄表等诸多领域,但当碰到cycleo之后, 相比当时 Semtech 所使用的 FSK 调制技术,LoRa 在通信距离、芯片兼容性、性能和功耗、成本以及组网方面有着更显著的优势。最终 Semtech 还是以一场教科书级别的“闪电战”完成了对 Cycleo 的收购。

2015 年 3 月在巴塞罗那举办的世界移动通信大会(MWC)上,Semtech 公司联合 AcTIlity、思科、IBM、Orange 等企业共同成立 LoRa 联盟(LoRa Alliance),联盟的一个最重要的使命便是推动 LoRaWAN 规范在全球的普及为了更好的推广LoRa产品,协议命名为LoRaWAN. 这种运作模式一方面保证了 Semtech 公司在LoRa私有技术和产品的商业利益,另一方面也打开了潜在的全球低功耗广域物联网无线通信市场。

LoRa的芯片提供商除Semtech 之外,其授权了法国的意法半导体(STM)以及中国遨捷科技(ASR)

LoRaWAN的三种模式

Class A:主动上传的功能,遇到特殊事件上传数据,或定时上传,属于异步传输。类似的产品可以是各种传感器,平常都是睡眠状态,碰到问题就开始上报数据

Class B:根据要求的时序进行数据上传,平时是睡眠状态,服务器叫醒终端则开始发送数据,需要进行时钟同步,每128秒会调整基站与终端的同步时钟,保证监听的有效性。类似的项目是门锁等项目

Class C:长带电的状态,常用的路灯案例就是这样,终点产品实时带电状态,智能家居的产品大部分使用这种模式

注意:所有的设备都需要支持Class A作为基础

LoRaWAN的网络架构

所有数据都需要经过网络服务器进行判断和协调,提供单一的网络控制单元,所有数据包通过网关进行转发,并规划所有节点的下行链路。网络服务器是整个网络的中枢,管理整个LoRaWAN网络

LoRaWAN网络架构

LoRaWAN的特点

优点

  • 一个 LoRa 网关可以与多个终端节点设备有效通信和交换数据
  • 通过线性调频扩频调制将干扰降低到可以忽略不计的干扰.
  • LoRaWAN 技术通过高级加密层非常安全.
  • 基于 LoRa 的终端设备具有非常长的电池寿命.
  • LoRaWAN 网络具有简单易懂的拓扑结构.
  • 数据传输的频率是免费许可的,这大大降低了运营成本.
  • LoRa技术具有非常远的数据传输范围, 通常几公里.
  • 数据通信中的功耗非常低且保守

缺点

  • LoRaWAN 通信网络的数据速率低.
  • 数据传输的未授权频段信道可能容易受到干扰.
  • LoRaWAN网络的设计不支持大数据负载的传输

LoRaWAN的应用案例

智慧农业:牲畜检测、环境监测、农场资产管理、智能灌溉、土壤检测

智慧建筑:大楼安全、智慧工地、有害生物检测、空间效率

智慧城市:环境监测、智慧停车场、智能消防、智能路灯、垃圾及废物处理

智慧工厂:生产和化学品罐液位 、阀门位置和泄漏检测 -、压力、流量传感器,声学 及远距离周界和入侵检测 、基于状态的监控 ( 振动,温度),泵状态/启动/停止 、相关逸散性排放和环境监测

智能物流:资产管理、物流管理、车队管理、易腐产品的管理

智慧公共事业:电表、水表、煤气表、暖通表

相关资源

semtech提供各种相关终端产品的开源代码

网关常用芯片选型手册:SX1301(工业级室外芯片),SX1308(室内网关芯片)

阿里LoRaWAN网络服务器

腾讯LoRaWAN网络服务器

低功耗广域网应用网站

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