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[经验] Lora技术和市场应用揭秘

2019-9-18 09:05:16  198 LoRa 物联网
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LoRaWan用于物联网的低功耗+远距离广域网
联盟成员包括Actility、思科、Eolane、IBM、Kerlink、IMST、Multitech、Sagemcom、Semtech和微芯,另外还有许多电信营运商,如Bouygues、KPN、SingTel、Proximus、Swisscom,以及FastNet。LoRa联盟汇集众多业界大厂,希望能够过各方合作来推动LoRaWAN网络协定,让电信营运商之间能有高度的互通性。 Actility执行长Olivier Hersent表示,有了LoRaWAN,整个城市和国家只要少数的基地台就能完全在覆盖范围内,相较于网状网络(Mesh),既不用前期部署也无须维护上千个网络节点,让物联网在最少的基础设施投资下就能即刻实现。目前,该联盟正持续扩大规模当中,希望能有更多业者参与联盟计划,以创造开放式应用生态系统。可以确定的是,物联网所需要的无线网通技术,大致上已经呈现互补的局面,没有所谓的“谁取代谁”的问题存在。但就资料传输的资料量大小与距离来看,以X、Y轴的方式来呈现,无线网络技术仍有一定的技术缺口存在。

在物联网应用中,功耗和距离的关系貌似具有无法调和的矛盾,要增加传输距离,必然需要高功耗;要降低设备功耗,则无法实现远距离的传输。LoRaWAN是由LoRa联盟推出的一个低功耗广域网规范,这一技术可以为电池供电的无线设备提供区域、国家或全球的网络,让功耗和距离两者均可兼得。LoRaWAN是由LoRa联盟推出的一个低功耗广域网规范,这一技术可以为电池供电的无线设备提供区域、国家或全球的网络。LoRaWAN瞄准了物联网中的一些核心需求,如安全地双向通讯、移动化和本地服务。该技术无需本地复杂配置,即可以让智能设备实现无缝互操作性,给物联网领域的用户、开发者和企业自由操作权限。

LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构,在这个网络架构中,LoRa网关是一个透明的中继,连接前端终端设备和后端中央服务器。网关与服务器通过标准IP连接,而终端设备采用单跳与一个或多个网关通信,所有的节点均是双向通信。终端与网关之间的通信是在不同频率和数据传输速率基础上完成的,数据速率选择需要在传输距离和消息时延之间权衡。由于采用了扩频技术,不同数据传输速率通信不会互相干扰,且会创建一组“虚拟化”的频段来增加网关容量。LoRaWAN网络数据传输速率范围为0.3 kbps至50 kbps,为了最大化终端设备电池寿命和整个网络容量,LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应(ADR)方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出。适用于物联网的覆盖全国的网络需要解决诸如关键性基础设施、机密的个人数据或社会公共服务等安全通信的问题,这方面一般采用多层加密的方式来解决:
· 唯一网络密钥(EU164)并保证网络层安全
· 唯一应用密钥(EU164)并保证应用层端到端的安全· 设备特别密钥(EUI128)



LoRaWAN网络各节点具有多层级安全方案,保证各类应用的不同需求:
· 双向通信终端设备(A等级):处于A等级的终端设备允许双向通信,每一终端设备上行传输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输槽是基于其自身通信需求,其微调是基于一个随机的时间基准(ALOHA协议)。A等级的终端设备应用中功耗最低,在终端发送一个上行传输信号后才能与服务器进行下行通信,与服务器任何时候的下行通信都只能是在上行通信之后。
· 具有预设接收槽的双向通信终端设备(B等级):B等级的终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口,为了达到这一目的,终端设备会同步从网关接收到一个beacon,这一方式会让服务器了解终端设备正在“倾听”。
· 具有最大接收槽的双向通信终端设备(C等级):C等级的终端设备几乎持续为接收窗口开放,只在传输时关闭。



《待续》

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