文章轉載來源《千家網(wǎng)》
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是指數(shù)百萬設備連接到互聯(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)絡組成，每個網(wǎng)絡解決特定的問題。例如，在一棟辦公樓中，可以實施多個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，例如一個用于控制空調(diào)，另一個用于加熱系統(tǒng)、照明、安全和其他物聯(lián)網(wǎng)應用。由于這些物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡使用的各種標準，將它們合并到一個網(wǎng)絡中并不是一件簡單的任務。
低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術能夠支持廣泛的物聯(lián)網(wǎng)用例。盡管存在各種LPWAN選項，但LoRa技術及其網(wǎng)絡架構LoRaWAN是目前最廣泛采用的。LoRa在物理層提供多種通信設置，包括帶寬、擴頻因子、編碼速率和傳輸頻率。這些設置會影響通信范圍、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置，包括帶寬、擴頻因子、編碼速率和傳輸頻率——TEKTELIC通信公司
LoRa和LoRaWAN網(wǎng)絡有什么區(qū)別？
LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))是一種無線廣域網(wǎng)技術，可以在較長的范圍內(nèi)將低帶寬、電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設備以低比特率互聯(lián)。建設LPWAN網(wǎng)絡有多種選擇，但LoRaWAN和NB-IoT技術表現(xiàn)出最大的活力，將在未來幾年獲得最大的LPWA市場份額。
LoRaWAN定義了網(wǎng)絡的通信協(xié)議和系統(tǒng)架構，而LoRa物理層實現(xiàn)了遠程通信鏈路。協(xié)議和網(wǎng)絡架構對電池壽命、網(wǎng)絡容量、服務質量、安全性和網(wǎng)絡服務的各種應用影響最大。
LoRa是一種無線電信號傳輸協(xié)議，采用啁啾多符號格式來傳送數(shù)據(jù)。本質上，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)將無線電頻率轉換為比特，而無需編寫代碼。在廣域通信之外，LoRa技術是一種在各種應用中采用的低層物理層技術。
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)點物聯(lián)網(wǎng)設備和網(wǎng)絡網(wǎng)關之間的通信，并通過無線連接將設備連接到互聯(lián)網(wǎng)。LoRaWAN是一種點到多點的網(wǎng)絡協(xié)議。這不僅僅是關于無線電波；這是關于他們?nèi)绾闻cLoRaWAN網(wǎng)關交互，以提供加密和識別等功能。
LoRaWAN是如何工作的？
在最基本的層面上，像LoRaWAN這樣的無線電技術很簡單。對LoRa廣域網(wǎng)絡的最佳類比是蜂窩網(wǎng)絡。基于LORA的設備有一個與網(wǎng)關連接的模塊，該網(wǎng)關是本地中心位置。想想你的手機是如何通過手機發(fā)射塔發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的。網(wǎng)關充當設備和服務器之間的管道。網(wǎng)絡服務器使用互聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)關通信，并指示其與物聯(lián)網(wǎng)設備交互。
換句話說，網(wǎng)絡服務器負責刪除重復的數(shù)據(jù)分組、確認數(shù)據(jù)完整性和執(zhí)行安全檢查。此外，星型體系結構中的節(jié)點不需要一直偵聽來自其他節(jié)點的消息。因此，他們可能大部分時間都在“睡覺”，從而降低了能量消耗。
LoRa廣域網(wǎng)絡的優(yōu)勢
以下是這個新時代發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術的一些優(yōu)勢，具有多種好處：
遠距離和覆蓋范圍：它的范圍在洛杉磯可以達到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時間的設備的理想選擇。
低成本硬件：與其他網(wǎng)絡相比，LoRaWAN基礎設施的成本非常低，終端設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設施，如網(wǎng)關，進一步降低了費用。
高容量：單個LORA網(wǎng)關可以鏈接數(shù)千個端點物聯(lián)網(wǎng)設備。
LoRaWAN類
A類
A類是一種異步系統(tǒng)，允許終端節(jié)點在需要時向網(wǎng)關廣播消息，并在下一次傳輸之前保持非活動狀態(tài)。此類允許在多信道系統(tǒng)中有效使用時隙。
B類
一種向電池供電節(jié)點發(fā)送消息的方法。網(wǎng)關每128秒發(fā)送一個信標，這允許所有LoRaWAN基站使用GPS衛(wèi)星信號同步時間。
C類
允許節(jié)點隨時連續(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用，因為它需要大量的能量來保持節(jié)點完全活動并且接收器始終工作。
LoRaWAN最常見的應用有哪些？
LoRaWAN網(wǎng)絡與廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應用程序兼容，并已在以下用例中成功使用：
智慧城市
智慧城市需要實時了解城市生活的各個方面。為了實現(xiàn)這一點，智慧城市通常利用廣域無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)由不同數(shù)據(jù)生成物聯(lián)網(wǎng)設備、傳感器和智能儀表組成的龐大網(wǎng)絡之間的連接。LoRaWAN無線技術是智能城市范圍內(nèi)應用的最佳物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
使用物聯(lián)網(wǎng)技術和各種智能設備來可視化和分析全面的實時數(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態(tài)響應。城市可以將物聯(lián)網(wǎng)集成到其基礎設施中，以自動化任務、監(jiān)控和管理設備，并執(zhí)行預測性維護以降低運營成本。世界各地的城市可以通過整合城市服務來優(yōu)化公共設施和員工的使用，例如：
街道照明
智能停車場
廢物管理
水位和洪水管理
智能公共交通
空氣質量控制
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)/設施管理者可以在基礎設施和維護支出最低的情況下提高效率并將費用降至最低：
溫度和濕度監(jiān)測
房間占用率
運動檢測
智能水計量
火災、洪水、CO/CO2水平監(jiān)測
物流和運輸管理
由于基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，供應鏈和物流公司成功地追蹤了高價值資產(chǎn)，包括在途資產(chǎn)。由于該技術的顯著范圍、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)境中方便地進行跟蹤。
使用LoRaWAN連接的車隊監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以讓車隊在道路上停留更長時間，提高燃油經(jīng)濟性，提高安全性，提供維護問題的可見性，并提高整體運營效率，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)絡成為基本智能醫(yī)療保健應用的理想選擇。基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以持續(xù)監(jiān)控高風險患者或系統(tǒng)，確保健康和醫(yī)療安全不會受到損害。
基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以設計為持續(xù)可靠地監(jiān)測醫(yī)院患者、老年護理居民、高績效運動員或任何其他需要實時、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
老年護理居民
高水平運動員
公共安全
對包羅萬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者提供了尖端技術，可減少危險并提高個人安全。個人可穿戴物聯(lián)網(wǎng)小工具，如ID徽章，配備了LoRaWAN技術，包括一個緊急按鈕，該按鈕可發(fā)送帶有用戶位置信息的即時SOS。
空間利用率
企業(yè)員工的流動性越來越強，并迅速采用了“隨時隨地”的工作道德。由于員工和客人的流動不可預測，辦公空間可能會長期閑置或被超額預訂。對于公司來說，合理使用和安排可用空間已成為物流難題。
智能環(huán)境
通過在一個區(qū)域內(nèi)部署裝備有LoRaWAN網(wǎng)絡的設備和網(wǎng)關網(wǎng)絡，可以實時記錄和發(fā)布用于數(shù)據(jù)分析的環(huán)境指標。他們在成為災難之前確定了擔憂。基于LoRaWAN的環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)解決方案有助于保護人們免受環(huán)境威脅，從空氣質量監(jiān)測到輻射泄漏檢測。
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)實踐的概念正在流行，因為農(nóng)民現(xiàn)在可以輕松地可視化、分析和做出關于其作物、牲畜、設備、基礎設施、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，并幫助確定太陽能集成是否是農(nóng)場的可行選擇。
LoRaWAN網(wǎng)絡架構
與其他網(wǎng)絡相比，LoRaWAN網(wǎng)絡的運行方式不同，因為終端設備不需要處于恒定的“打開”狀態(tài);它們只在需要與網(wǎng)關通信時才“打開”。這是因為交流的內(nèi)容不是主要的關注點。LoRa無線電具有某些特性，使它們能夠實現(xiàn)遠程和低成本通信。這些屬性包括:
調(diào)制技術
LoRa無線電采用頻譜調(diào)制技術，可顯著增加通信范圍，同時保持與FSK調(diào)制物理層無線電相當?shù)牡凸β侍匦浴ｋm然LoRa在軍事和太空通信中廣泛應用了很長一段時間，但它是該方法的第一個低成本商業(yè)實現(xiàn)。
頻率
雖然LoRa技術是頻率不可知的，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，在許多情況下因國家而異。
自適應數(shù)據(jù)速率
LoRa混合使用可變帶寬和擴展因子(SF7-SF12)來改變數(shù)據(jù)速率，這是與傳輸范圍之間的權衡。較高的擴展因子以較低的數(shù)據(jù)速率為代價提供更大的覆蓋范圍，反之亦然。帶寬和擴展因子組合根據(jù)網(wǎng)絡情況和發(fā)送的數(shù)據(jù)量進行設置。
自適應功率水平
LoRa收音機有一個可適應的功率水平。數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡質量等因素會影響LoRa無線電。當需要快速傳輸時，傳輸功率會增加，反之亦然。這樣可以延長電池壽命，保持網(wǎng)絡容量。各種因素，包括設備的類別，都會影響功耗。
LoRa聯(lián)盟支持LoRaWAN
未來，我們的全球、國家和地區(qū)網(wǎng)絡將不得不支持全球數(shù)十億甚至數(shù)萬億的智能物聯(lián)網(wǎng)設備。基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和LoRaWAN技術將在為未來應用提供創(chuàng)新、低成本和高效的網(wǎng)絡方面發(fā)揮非常重要的作用。Lora聯(lián)盟協(xié)會聯(lián)合了全球400多家公司，為未來需求貢獻、改進和實施智能LoRaWAN網(wǎng)絡。
LoRa聯(lián)盟是一個開放的、非營利性的成員協(xié)會，他們相信物聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)到來。LoRa聯(lián)盟由行業(yè)領導者發(fā)起，其使命是將全球部署的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)標準化，以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、機器對機器(M2M)、智能城市和工業(yè)應用。
最初發(fā)布于2021年12月20日。2023年1月26日更新。
