文章轉(zhuǎn)載來源《千家網(wǎng)》
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是指數(shù)百萬(wàn)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，收集、監(jiān)控和提供數(shù)據(jù)。目前，物聯(lián)網(wǎng)由各種松散連接的網(wǎng)絡(luò)組成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)解決特定的問題。例如，在一棟辦公樓中，可以實(shí)施多個(gè)基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，例如一個(gè)用于控制空調(diào)，另一個(gè)用于加熱系統(tǒng)、照明、安全和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。由于這些物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)使用的各種標(biāo)準(zhǔn)，將它們合并到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中并不是一件簡(jiǎn)單的任務(wù)。
低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)能夠支持廣泛的物聯(lián)網(wǎng)用例。盡管存在各種LPWAN選項(xiàng)，但LoRa技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LoRaWAN是目前最廣泛采用的。LoRa在物理層提供多種通信設(shè)置，包括帶寬、擴(kuò)頻因子、編碼速率和傳輸頻率。這些設(shè)置會(huì)影響通信范圍、可靠性和可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
LoRa在物理層提供多種通信設(shè)置，包括帶寬、擴(kuò)頻因子、編碼速率和傳輸頻率——TEKTELIC通信公司
LoRa和LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)有什么區(qū)別？
LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))是一種無線廣域網(wǎng)技術(shù)，可以在較長(zhǎng)的范圍內(nèi)將低帶寬、電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以低比特率互聯(lián)。建設(shè)LPWAN網(wǎng)絡(luò)有多種選擇，但LoRaWAN和NB-IoT技術(shù)表現(xiàn)出最大的活力，將在未來幾年獲得最大的LPWA市場(chǎng)份額。
LoRaWAN定義了網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，而LoRa物理層實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程通信鏈路。協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)電池壽命、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量、安全性和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的各種應(yīng)用影響最大。
LoRa是一種無線電信號(hào)傳輸協(xié)議，采用啁啾多符號(hào)格式來傳送數(shù)據(jù)。本質(zhì)上，這些芯片是傳統(tǒng)的ISM頻段無線電芯片，可以使用LoRa(或FSK等其他調(diào)制類型)將無線電頻率轉(zhuǎn)換為比特，而無需編寫代碼。在廣域通信之外，LoRa技術(shù)是一種在各種應(yīng)用中采用的低層物理層技術(shù)。
LoRaWAN協(xié)議基于LoRa無線電調(diào)制方法，是一種低功率廣域網(wǎng)協(xié)議。它管理終端節(jié)點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)之間的通信，并通過無線連接將設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。LoRaWAN是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這不僅僅是關(guān)于無線電波；這是關(guān)于他們?nèi)绾闻cLoRaWAN網(wǎng)關(guān)交互，以提供加密和識(shí)別等功能。
LoRaWAN是如何工作的？
在最基本的層面上，像LoRaWAN這樣的無線電技術(shù)很簡(jiǎn)單。對(duì)LoRa廣域網(wǎng)絡(luò)的最佳類比是蜂窩網(wǎng)絡(luò)。基于LORA的設(shè)備有一個(gè)與網(wǎng)關(guān)連接的模塊，該網(wǎng)關(guān)是本地中心位置。想想你的手機(jī)是如何通過手機(jī)發(fā)射塔發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的。網(wǎng)關(guān)充當(dāng)設(shè)備和服務(wù)器之間的管道。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器使用互聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)通信，并指示其與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互。
換句話說，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器負(fù)責(zé)刪除重復(fù)的數(shù)據(jù)分組、確認(rèn)數(shù)據(jù)完整性和執(zhí)行安全檢查。此外，星型體系結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)不需要一直偵聽來自其他節(jié)點(diǎn)的消息。因此，他們可能大部分時(shí)間都在“睡覺”，從而降低了能量消耗。
LoRa廣域網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)
以下是這個(gè)新時(shí)代發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一些優(yōu)勢(shì)，具有多種好處：
遠(yuǎn)距離和覆蓋范圍：它的范圍在洛杉磯可以達(dá)到15公里，是任何其他通信協(xié)議所無法比擬的。
低功耗：LoRa技術(shù)提供超低功耗無線電，使其成為一次充電需要使用十年或更長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)備的理想選擇。
低成本硬件：與其他網(wǎng)絡(luò)相比，LoRaWAN基礎(chǔ)設(shè)施的成本非常低，終端設(shè)備無線電的成本也很低。此外，正在創(chuàng)建各種開源版本的基礎(chǔ)設(shè)施，如網(wǎng)關(guān)，進(jìn)一步降低了費(fèi)用。
高容量：?jiǎn)蝹€(gè)LORA網(wǎng)關(guān)可以鏈接數(shù)千個(gè)端點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
LoRaWAN類
A類
A類是一種異步系統(tǒng)，允許終端節(jié)點(diǎn)在需要時(shí)向網(wǎng)關(guān)廣播消息，并在下一次傳輸之前保持非活動(dòng)狀態(tài)。此類允許在多信道系統(tǒng)中有效使用時(shí)隙。
B類
一種向電池供電節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的方法。網(wǎng)關(guān)每128秒發(fā)送一個(gè)信標(biāo)，這允許所有LoRaWAN基站使用GPS衛(wèi)星信號(hào)同步時(shí)間。
C類
允許節(jié)點(diǎn)隨時(shí)連續(xù)監(jiān)聽和發(fā)送下行鏈路消息。該類通常用于交流供電的應(yīng)用，因?yàn)樗枰罅康哪芰縼肀３止?jié)點(diǎn)完全活動(dòng)并且接收器始終工作。
LoRaWAN最常見的應(yīng)用有哪些？
LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)與廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序兼容，并已在以下用例中成功使用：
智慧城市
智慧城市需要實(shí)時(shí)了解城市生活的各個(gè)方面。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，智慧城市通常利用廣域無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)由不同數(shù)據(jù)生成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器和智能儀表組成的龐大網(wǎng)絡(luò)之間的連接。LoRaWAN無線技術(shù)是智能城市范圍內(nèi)應(yīng)用的最佳物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和各種智能設(shè)備來可視化和分析全面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，城市可以通過優(yōu)化資產(chǎn)利用率和城市資源分配來動(dòng)態(tài)響應(yīng)。城市可以將物聯(lián)網(wǎng)集成到其基礎(chǔ)設(shè)施中，以自動(dòng)化任務(wù)、監(jiān)控和管理設(shè)備，并執(zhí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)以降低運(yùn)營(yíng)成本。世界各地的城市可以通過整合城市服務(wù)來優(yōu)化公共設(shè)施和員工的使用，例如：
街道照明
智能停車場(chǎng)
廢物管理
水位和洪水管理
智能公共交通
空氣質(zhì)量控制
街道清潔
智能建筑
通過部署基于LoRa的智能物聯(lián)網(wǎng)建筑解決方案，擁有者和物業(yè)/設(shè)施管理者可以在基礎(chǔ)設(shè)施和維護(hù)支出最低的情況下提高效率并將費(fèi)用降至最低：
溫度和濕度監(jiān)測(cè)
房間占用率
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)
智能水計(jì)量
火災(zāi)、洪水、CO/CO2水平監(jiān)測(cè)
物流和運(yùn)輸管理
由于基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，供應(yīng)鏈和物流公司成功地追蹤了高價(jià)值資產(chǎn)，包括在途資產(chǎn)。由于該技術(shù)的顯著范圍、低功耗和無GPS定位，車輛、貨物和其他支持可以在廣闊的地理區(qū)域和惡劣的環(huán)境中方便地進(jìn)行跟蹤。
使用LoRaWAN連接的車隊(duì)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以讓車隊(duì)在道路上停留更長(zhǎng)時(shí)間，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，提高安全性，提供維護(hù)問題的可見性，并提高整體運(yùn)營(yíng)效率，從而節(jié)省資金。
智能醫(yī)療保健
低功耗、低成本和一致的性能使LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)成為基本智能醫(yī)療保健應(yīng)用的理想選擇。基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以持續(xù)監(jiān)控高風(fēng)險(xiǎn)患者或系統(tǒng)，確保健康和醫(yī)療安全不會(huì)受到損害。
基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以設(shè)計(jì)為持續(xù)可靠地監(jiān)測(cè)醫(yī)院患者、老年護(hù)理居民、高績(jī)效運(yùn)動(dòng)員或任何其他需要實(shí)時(shí)、始終了解其呼吸健康狀況的人的最重要生命體征。IoT LoRaWAN智能健康解決方案可以幫助：
醫(yī)院患者
老年護(hù)理居民
高水平運(yùn)動(dòng)員
公共安全
對(duì)包羅萬(wàn)象的安全和安保解決方案的需求正在增加。基于物聯(lián)網(wǎng)的公共安全解決方案為第一響應(yīng)者提供了尖端技術(shù)，可減少危險(xiǎn)并提高個(gè)人安全。個(gè)人可穿戴物聯(lián)網(wǎng)小工具，如ID徽章，配備了LoRaWAN技術(shù)，包括一個(gè)緊急按鈕，該按鈕可發(fā)送帶有用戶位置信息的即時(shí)SOS。
空間利用率
企業(yè)員工的流動(dòng)性越來越強(qiáng)，并迅速采用了“隨時(shí)隨地”的工作道德。由于員工和客人的流動(dòng)不可預(yù)測(cè)，辦公空間可能會(huì)長(zhǎng)期閑置或被超額預(yù)訂。對(duì)于公司來說，合理使用和安排可用空間已成為物流難題。
智能環(huán)境
通過在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部署裝備有LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)記錄和發(fā)布用于數(shù)據(jù)分析的環(huán)境指標(biāo)。他們?cè)诔蔀闉?zāi)難之前確定了擔(dān)憂。基于LoRaWAN的環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)解決方案有助于保護(hù)人們免受環(huán)境威脅，從空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)到輻射泄漏檢測(cè)。
智慧農(nóng)業(yè)
將基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案用于智能農(nóng)業(yè)實(shí)踐的概念正在流行，因?yàn)檗r(nóng)民現(xiàn)在可以輕松地可視化、分析和做出關(guān)于其作物、牲畜、設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境以及他們需要持續(xù)監(jiān)控和管理的所有其他組件的更明智的決策，以提高產(chǎn)量和效率。
物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)傳感器具有緊湊的尺寸，并可確定許多參數(shù)，以了解環(huán)境方面。物聯(lián)網(wǎng)傳感器可用于收集陽(yáng)光照射的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用于更好地決定作物種植，并幫助確定太陽(yáng)能集成是否是農(nóng)場(chǎng)的可行選擇。
LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
與其他網(wǎng)絡(luò)相比，LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式不同，因?yàn)榻K端設(shè)備不需要處于恒定的“打開”狀態(tài);它們只在需要與網(wǎng)關(guān)通信時(shí)才“打開”。這是因?yàn)榻涣鞯膬?nèi)容不是主要的關(guān)注點(diǎn)。LoRa無線電具有某些特性，使它們能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程和低成本通信。這些屬性包括:
調(diào)制技術(shù)
LoRa無線電采用頻譜調(diào)制技術(shù)，可顯著增加通信范圍，同時(shí)保持與FSK調(diào)制物理層無線電相當(dāng)?shù)牡凸β侍匦浴ｋm然LoRa在軍事和太空通信中廣泛應(yīng)用了很長(zhǎng)一段時(shí)間，但它是該方法的第一個(gè)低成本商業(yè)實(shí)現(xiàn)。
頻率
雖然LoRa技術(shù)是頻率不可知的，但LoRa無線電通過未經(jīng)許可的sub-GHz無線電頻段進(jìn)行通信，該頻段在全球范圍內(nèi)廣泛使用。這些頻率因地區(qū)而異，在許多情況下因國(guó)家而異。
自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率
LoRa混合使用可變帶寬和擴(kuò)展因子(SF7-SF12)來改變數(shù)據(jù)速率，這是與傳輸范圍之間的權(quán)衡。較高的擴(kuò)展因子以較低的數(shù)據(jù)速率為代價(jià)提供更大的覆蓋范圍，反之亦然。帶寬和擴(kuò)展因子組合根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況和發(fā)送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行設(shè)置。
自適應(yīng)功率水平
LoRa收音機(jī)有一個(gè)可適應(yīng)的功率水平。數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等因素會(huì)影響LoRa無線電。當(dāng)需要快速傳輸時(shí)，傳輸功率會(huì)增加，反之亦然。這樣可以延長(zhǎng)電池壽命，保持網(wǎng)絡(luò)容量。各種因素，包括設(shè)備的類別，都會(huì)影響功耗。
LoRa聯(lián)盟支持LoRaWAN
未來，我們的全球、國(guó)家和地區(qū)網(wǎng)絡(luò)將不得不支持全球數(shù)十億甚至數(shù)萬(wàn)億的智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和LoRaWAN技術(shù)將在為未來應(yīng)用提供創(chuàng)新、低成本和高效的網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮非常重要的作用。Lora聯(lián)盟協(xié)會(huì)聯(lián)合了全球400多家公司，為未來需求貢獻(xiàn)、改進(jìn)和實(shí)施智能LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)。
LoRa聯(lián)盟是一個(gè)開放的、非營(yíng)利性的成員協(xié)會(huì)，他們相信物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來。LoRa聯(lián)盟由行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)起，其使命是將全球部署的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)、智能城市和工業(yè)應(yīng)用。
最初發(fā)布于2021年12月20日。2023年1月26日更新。
