LPWAN,一種超遠(yuǎn)距離、超低功耗的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
添加時(shí)間:2018-05-05 14:41:32
來(lái)源:
LoRaWAN
LoRaWAN是一種低功耗廣域網(wǎng)規(guī)范,基于MAC層定義,面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該規(guī)范主要使用LoRa調(diào)制解調(diào)支持大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
LoRaWAN規(guī)范解決了廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)所帶來(lái)的挑戰(zhàn),其特性包括:
雙向性:任何的LPWAN技術(shù)提供完全雙向通信是關(guān)鍵的;任何設(shè)備都能夠向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告(稱為UpLink消息),還可以由網(wǎng)絡(luò)(稱為DownLink消息)來(lái)控制。 這在許多方面是有意義的,例如設(shè)備的配置入網(wǎng)(onboarding)、網(wǎng)絡(luò)管理和許多需要用到應(yīng)答(Acknowledgement )或設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)的其他應(yīng)用。
安全性:分析師預(yù)估到2020年將會(huì)有數(shù)十億的連接設(shè)備,保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)用戶的安全是至關(guān)重要的。 LoRaWAN使用與金融行業(yè)類似的智能密鑰生成機(jī)制,提供數(shù)據(jù)認(rèn)證以及端到端有效載荷的加密。
易于調(diào)試:如果今后要將數(shù)十億臺(tái)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò),其配置入網(wǎng)(on‐boarding)的過(guò)程應(yīng)該是無(wú)縫的,不需要考慮SIM卡的分發(fā)。
地理定位:許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要設(shè)備位置跟蹤。 LoRaWAN使用免GPS的地理定位功能,以合理的成本無(wú)縫地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的設(shè)備漫游。
可擴(kuò)展性:這也是關(guān)鍵??蓮臄?shù)千的終端設(shè)備開始部署新的網(wǎng)絡(luò);但是,當(dāng)需要更大容量時(shí),可以增加基礎(chǔ)設(shè)施最終連接數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)十億個(gè)終端設(shè)備。
標(biāo)準(zhǔn)化:通過(guò)LoRa聯(lián)盟,廣泛的生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴都使用相同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)。
LoRaWAN架構(gòu)
總體架構(gòu)一共分為4部分:
LoRaWAN從底層到最后用戶拿到數(shù)據(jù)的通訊過(guò)程通訊大致可分為三段:
LoRa聯(lián)盟 規(guī)定了 MAC層的通訊協(xié)議,只有在設(shè)備(GW、MOTE)共同遵守的MAC層協(xié)議的前提下,不同硬件廠商的設(shè)備才能互相接入。
而GW <---> Server以及Server <---> 用戶這兩層的協(xié)議雖然LoRa聯(lián)盟有所規(guī)范,但不同廠商之間可能會(huì)存在不同。
Mote/Node 就是節(jié)點(diǎn),在LoRaWAN中,節(jié)點(diǎn)一般與傳感器連接,負(fù)責(zé)的就是收集傳感數(shù)據(jù),然后通過(guò)LoRaMAC 協(xié)議傳輸給Gateway。
Gateway也就是網(wǎng)關(guān),主要負(fù)責(zé)將節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器,也就是完成數(shù)據(jù)從LoRa方式到網(wǎng)絡(luò)方式的轉(zhuǎn)換,其中Gateway并不對(duì)數(shù)據(jù)做處理,只是負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)打包封裝,然后傳輸給server(服務(wù)器)。
按照LoRaWAN的規(guī)定,Server又分為四部分--NS(Network server)、AS(Application server)、CS(Customer server)、NC(Network controller)
用戶一般只的是直觀使用這個(gè)數(shù)據(jù)的人,一般是APP或者其他客戶端方式,從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。
LPWAN與LoraWAN的關(guān)系
LPWAN或稱LPN,全稱為L(zhǎng)owPower Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)低功耗與遠(yuǎn)距離,通常用于電池供電的傳感器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)。因?yàn)榈凸呐c低速率的特點(diǎn),這種網(wǎng)絡(luò)與其他用于商業(yè),個(gè)人數(shù)據(jù)共享的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(如WiFi,藍(lán)牙等)有著鮮明的區(qū)別。
應(yīng)用中,LPWAN可使用集中器組建為私有網(wǎng)絡(luò),也可利用網(wǎng)關(guān)連到公有網(wǎng)絡(luò)上去。
LPWAN因?yàn)楦鶯oRaWAN名字類似,再加上最近的LoRaWAN在IoT領(lǐng)域引起的熱潮,使得不少人對(duì)這兩個(gè)概念有所混淆。事實(shí)上LoRaWAN僅僅是LPWAN的一種,還有幾種類似的技術(shù)在與LoRaWAN進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
LPWAN與其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比
概括來(lái)講,LPWAN具有如下特點(diǎn):
雙向通信,有應(yīng)答
星形拓?fù)?一般情況下不使用中繼器,也不使用Mesh組網(wǎng),以求簡(jiǎn)潔)
低數(shù)據(jù)速率
低成本
非常長(zhǎng)的電池使用時(shí)間
通信距離較遠(yuǎn)
LPWAN適合的應(yīng)用:
IoT,M2M
工業(yè)自動(dòng)化
低功耗應(yīng)用
電池供電的傳感器
智慧城市,智慧農(nóng)業(yè),抄表,街燈控制等等
LoraWAN與Lora的關(guān)系
同樣是因?yàn)槊诸愃?,不少人將LoRaWAN與LoRa兩個(gè)概念混淆。事實(shí)上LoRaWAN指的是MAC層的組網(wǎng)協(xié)議。而LoRa只是一個(gè)物理層的協(xié)議。雖然現(xiàn)有的LoRaWAN組網(wǎng)基本上都使用LoRa作為物理層,但是LoRaWAN的協(xié)議也列出了在某些頻段也可以使用GFSK作為物理層。從網(wǎng)絡(luò)分層的角度來(lái)講,LoRaWAN可以使用任何物理層的協(xié)議,LoRa也可以作為其他組網(wǎng)技術(shù)的物理層。事實(shí)上有幾種與LoRaWAN競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)在物理層也采用了LoRa。
LoraWAN網(wǎng)絡(luò)分層(圖中物理層使用Lora,但是要注意物理層與MAC層獨(dú)立,至于無(wú)線頻段,圖中使用的ISM頻段,但從技術(shù)角度來(lái)講也可使用其他任何頻段)
2018-05
LoRaWANLoRaWAN是一種低功耗廣域網(wǎng)規(guī)范,基于MAC層定義,面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該規(guī)范主要使用LoRa調(diào)制解調(diào)支持大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。LoRaWAN規(guī)范解決了廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)所帶來(lái)的挑戰(zhàn),其特性包括:雙向性:任何的LPWAN技術(shù)提供完全雙向通信是關(guān)鍵的;任何設(shè)備都能夠向網(wǎng)絡(luò)… [了解更多]