什么是LoRaWAN？丨智能百科

通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用的重要組成部分。沒(méi)有它們，就不可能實(shí)現(xiàn)用于創(chuàng)建智能應(yīng)用的設(shè)備互連和數(shù)據(jù)交換。

好在，關(guān)于此類(lèi)協(xié)議有多種選擇，具有不同的技術(shù)特征和實(shí)用程序，每一種都適用于特定領(lǐng)域和用例場(chǎng)景。

最流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中使用的是遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)，也稱(chēng)為L(zhǎng)oRaWAN。特定技術(shù)的定義是其低功耗要求和遠(yuǎn)程功能，同時(shí)增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的整體功能。

本文將研究LoRaWAN的官方定義，同時(shí)試圖從技術(shù)上進(jìn)行解釋?zhuān)员阃ㄟ^(guò)描述協(xié)議規(guī)范來(lái)理解和繼續(xù)。

LoRaWAN的官方定義

在深入研究協(xié)議的定義之前，先了解一些關(guān)于其起源的重要事實(shí)。

LoRaWAN由LoRa聯(lián)盟開(kāi)發(fā)，該聯(lián)盟成立于2015年，擁有500多個(gè)成員，包括物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)提供商、制造商和電信企業(yè)。

LoRaWAN于2009年由格勒諾布爾企業(yè)Cycléo的創(chuàng)始人開(kāi)發(fā)，該企業(yè)于2012年被Semtech收購(gòu)。三年后，Semtech成立了LoRa聯(lián)盟，這是一個(gè)行業(yè)協(xié)會(huì)，目前擁有500多個(gè)成員，包括物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)提供商、制造商和電信企業(yè)。Semtech正是通過(guò)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)推廣協(xié)議并在全球范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)其用途。

此外，LoRaWAN是一種介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層協(xié)議，于2021年成為國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)官方認(rèn)可的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)標(biāo)準(zhǔn)。

LoRa聯(lián)盟官方發(fā)布的定義如下：

“LoRaWAN?規(guī)范是一種低功耗、廣域(LPWA)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，旨在將電池供電的“事物”無(wú)線(xiàn)連接到區(qū)域、國(guó)家或全球網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)網(wǎng)，并針對(duì)關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)要求，例如如雙向通信、端到端安全、移動(dòng)性和本地化服務(wù)。”

LoRaWAN結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)互連功能，同時(shí)為最終用戶(hù)保留了重要的功能。

簡(jiǎn)化LoRAWAN定義：

下面一行一行地詳細(xì)解釋這個(gè)定義。

“LoRaWAN?規(guī)范是一種低功耗廣域(LPWA)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議”——LoRaWAN是一種具有低能量要求但支持更大區(qū)域的通信協(xié)議。

“旨在將電池供電的‘事物’無(wú)線(xiàn)連接到區(qū)域、國(guó)家或全球網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)網(wǎng)”——其能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)互連物聯(lián)網(wǎng)電池供電設(shè)備，支持從本地到全球級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)。

“并針對(duì)關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)需求，例如雙向通信、端到端安全、移動(dòng)性和本地化服務(wù)。”——作為一種協(xié)議，其旨在進(jìn)一步增強(qiáng)重要的物聯(lián)網(wǎng)需求，例如雙向通信和數(shù)據(jù)傳輸、從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的安全數(shù)據(jù)傳輸、支持便攜性和協(xié)助實(shí)時(shí)跟蹤功能。

LoRaWAN的技術(shù)特點(diǎn)

其技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)是與LoRa的連接，LoRa是Semtech開(kāi)發(fā)的一種無(wú)線(xiàn)調(diào)制方案。具體來(lái)說(shuō)，由于其MAC特性，其作為L(zhǎng)oRa的擴(kuò)展，并將支持的節(jié)點(diǎn)以星形拓?fù)洳渴鸬絃oRa系統(tǒng)中。

LoRaWAN的主要特點(diǎn)如下：

• 遠(yuǎn)距離通信范圍，具體取決于應(yīng)用。

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年，根據(jù)LoRaWAN規(guī)范中提供的不同類(lèi)型類(lèi)別，能源消耗會(huì)受到影響。

• 對(duì)操作條件和維護(hù)以及選定的設(shè)備都有低成本要求。

• 通常情況下，其支持用于通信和數(shù)據(jù)交換的免許可頻譜，但在某些地區(qū)可能會(huì)有特定規(guī)定。

• 數(shù)據(jù)速率取決于要傳輸?shù)挠行ж?fù)載大小。其范圍是0.3kbps~50kbps，有效負(fù)載大小為51字節(jié)~241字節(jié)。

LoRaWAN的優(yōu)缺點(diǎn)

考慮到協(xié)議的技術(shù)特性及其定義的功能，可以看看其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。先說(shuō)優(yōu)點(diǎn)：

從其定義和技術(shù)特征中可以看出，LoRaWAN協(xié)議的最大優(yōu)勢(shì)之一是其低功耗要求和增加的電池容量，以及遠(yuǎn)距離能力。這使其成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能解決方案部署的完美解決方案。該協(xié)議通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)運(yùn)行良好，并允許在某些情況下使用傳感器從地下設(shè)備收集數(shù)據(jù)。

實(shí)際上，該協(xié)議同時(shí)支持公共網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。該協(xié)議還支持實(shí)時(shí)跟蹤服務(wù)和地理定位，無(wú)需GPS芯片組。

但是，其也有一些缺點(diǎn)：

由于數(shù)據(jù)速率有限，其不適合大負(fù)載。其也不能支持多媒體文件，如音頻或視頻。另一個(gè)需要考慮的因素是，根據(jù)安裝的傳感器，有時(shí)可能會(huì)有輕微的延遲。事實(shí)上，對(duì)于C類(lèi)傳感器，指令（下行鏈路）在編程后立即發(fā)送，并且沒(méi)有延遲。對(duì)于A(yíng)類(lèi)傳感器，指令在傳感器向服務(wù)器發(fā)送消息后執(zhí)行。

以下是A&C類(lèi)設(shè)備的一些用例：

-使用恒溫閥創(chuàng)建簡(jiǎn)單的加熱調(diào)節(jié)。

-使用干接觸傳感器監(jiān)控開(kāi)/關(guān)繼電器。在這些示例中，對(duì)于響應(yīng)式調(diào)節(jié)或快速開(kāi)/關(guān)，建議使用C類(lèi)設(shè)備。

最后，根據(jù)用例和使用的頻率類(lèi)型，可能需要進(jìn)行額外設(shè)置以避免潛在干擾。

總結(jié)

LoRaWAN通信協(xié)議是一種遠(yuǎn)程、低功耗無(wú)線(xiàn)協(xié)議，旨在將物體連接到互聯(lián)網(wǎng)，例如傳統(tǒng)蜂窩連接無(wú)法選擇或成本高昂的環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)傳感器。由于其使用壽命和成本，其是智能建筑的有效且可持續(xù)的解決方案，可以改善建筑物的能源性能、舒適性、空氣質(zhì)量、安全性或設(shè)備管理。