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LoRaWAN是什么?LoRaWAN有什么用?

2023-03-31 13:48
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通信和网络协议是物联网(IoT)应用的重要组成部分。没有它们,就不可能实现用于创建智能应用的设备互连和数据交换。

好在,关于此类协议有多种选择,具有不同的技术特征和实用程序,每一种都适用于特定领域和用例场景。

最流行的网络协议之一,尤其是在物联网应用领域中使用的是远程广域网,也称为LoRaWAN。特定技术的定义是其低功耗要求和远程功能,同时增强物联网设备的整体功能。

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本文将研究LoRaWAN的官方定义,同时试图从技术上进行解释,以便通过描述协议规范来理解和继续。

LoRaWAN的官方定义

在深入研究协议的定义之前,先了解一些关于其起源的重要事实。

LoRaWAN由LoRa联盟开发,该联盟成立于2015年,拥有500多个成员,包括物联网产品和服务提供商、制造商和电信企业。

LoRaWAN于2009年由格勒诺布尔企业Cycléo的创始人开发,该企业于2012年被Semtech收购。三年后,Semtech成立了LoRa联盟,这是一个行业协会,目前拥有500多个成员,包括物联网产品和服务提供商、制造商和电信企业。Semtech正是通过这个生态系统来推广协议并在全球范围内开发其用途。

此外,LoRaWAN是一种介质访问控制(MAC)层协议,于2021年成为国际电信联盟(ITU)官方认可的低功耗广域网(LPWAN)标准。

LoRa联盟官方发布的定义如下:

“LoRaWAN®规范是一种低功耗、广域(LPWA)网络协议,旨在将电池供电的“事物”无线连接到区域、国家或全球网络中的互联网,并针对关键的物联网(IoT)要求,例如如双向通信、端到端安全、移动性和本地化服务。”

LoRaWAN结合了物联网设备和网络的无线互连功能,同时为最终用户保留了重要的功能。

简化LoRAWAN定义:

下面一行一行地详细解释这个定义。

“LoRaWAN®规范是一种低功耗广域(LPWA)网络协议”——LoRaWAN是一种具有低能量要求但支持更大区域的通信协议。

“旨在将电池供电的‘事物’无线连接到区域、国家或全球网络中的互联网”——其能够通过互联网无线互连物联网电池供电设备,支持从本地到全球级别的网络。

“并针对关键的物联网(IoT)需求,例如双向通信、端到端安全、移动性和本地化服务。”——作为一种协议,其旨在进一步增强重要的物联网需求,例如双向通信和数据传输、从一个设备到另一个设备的安全数据传输、支持便携性和协助实时跟踪功能。

LoRaWAN的技术特点

其技术规范的基础是与LoRa的连接,LoRa是Semtech开发的一种无线调制方案。具体来说,由于其MAC特性,其作为LoRa的扩展,并将支持的节点以星形拓扑部署到LoRa系统中。

LoRaWAN的主要特点如下:

远距离通信范围,具体取决于应用。

物联网设备的电池续航时间长达10年,根据LoRaWAN规范中提供的不同类型类别,能源消耗会受到影响。

对操作条件和维护以及选定的设备都有低成本要求。

通常情况下,其支持用于通信和数据交换的免许可频谱,但在某些地区可能会有特定规定。

数据速率取决于要传输的有效负载大小。其范围是0.3kbps~50kbps,有效负载大小为51字节~241字节。

LoRaWAN的优缺点

考虑到协议的技术特性及其定义的功能,可以看看其优点和缺点。先说优点:

从其定义和技术特征中可以看出,LoRaWAN协议的最大优势之一是其低功耗要求和增加的电池容量,以及远距离能力。这使其成为物联网技术和智能解决方案部署的完美解决方案。该协议通过专用网络在室内运行良好,并允许在某些情况下使用传感器从地下设备收集数据。

实际上,该协议同时支持公共网络和专用网络。该协议还支持实时跟踪服务和地理定位,无需GPS芯片组。

但是,其也有一些缺点:

由于数据速率有限,其不适合大负载。其也不能支持多媒体文件,如音频或视频。另一个需要考虑的因素是,根据安装的传感器,有时可能会有轻微的延迟。事实上,对于C类传感器,指令(下行链路)在编程后立即发送,并且没有延迟。对于A类传感器,指令在传感器向服务器发送消息后执行。

以下是A&C类设备的一些用例:

-使用恒温阀创建简单的加热调节。

-使用干接触传感器监控开/关继电器。在这些示例中,对于响应式调节或快速开/关,建议使用C类设备。

最后,根据用例和使用的频率类型,可能需要进行额外设置以避免潜在干扰。

总结

LoRaWAN通信协议是一种远程、低功耗无线协议,旨在将物体连接到互联网,例如传统蜂窝连接无法选择或成本高昂的环境中的物联网传感器。由于其使用寿命和成本,其是智能建筑的有效且可持续的解决方案,可以改善建筑物的能源性能、舒适性、空气质量、安全性或设备管理。

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