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     一、LoRa 技術(shù)介紹

  LoRa是一種基于擴頻技術(shù)的遠距離無線傳輸技術(shù)，其實也是是諸多LPWAN通信技術(shù)中的一種，最早由美國Semtech公司采用和推廣。這一方案為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、低功耗無線通信手段。目前，LoRa 主要在ISM頻段運行，主要包括433、868、915 MHz等。

  LoRa是物理層或無線調(diào)制用于建立長距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層，因為它是一種實現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào) 制。LoRa是基于線性調(diào)頻擴頻調(diào)制，它保持了像FSK調(diào)制相同的低功耗特性，但明顯地增加了通信距離。線性擴頻已在軍事和空間通信領(lǐng)域使用了數(shù)十年， 由于其可以實現(xiàn)長通信距離和干擾的魯棒性，但是LoRa®是第一個用于商業(yè)用途的低成本實現(xiàn)。

  LoRa的優(yōu)勢在于技術(shù)方面的長距離能力。單個網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋整個城市或數(shù)百平方公里范圍。在一個給定的位置，距離在很大程度上取決于環(huán)境或障礙物，但LoRa和LoRaWAN有一個鏈路預(yù)算優(yōu)于其他任何標準化的通信技術(shù)。鏈路預(yù)算，通常用分貝(dB為單位)表示，是在給定的環(huán)境中決定距離的 主要因素。

  二、LoRaWAN 協(xié)議介紹

  LoRaWAN是 LoRa聯(lián)盟發(fā)布的一個基于開源MAC層協(xié)議的低功耗廣域網(wǎng)通信協(xié)議。主要為電池供電的無線設(shè)備提供局域、全國或全球的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

  LoRaWAN?定義了網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，而LoRa®物理層能夠使長距離通訊鏈路成為可能。 LoRaWAN自下而上設(shè)計，為電池壽命、容量、距離和成本而優(yōu)化了LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))。對于不同地區(qū)給出了一個LoRaWAN?規(guī)范概要，以及在LPWAN空間競爭的不同技術(shù)的高級比較。

  LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)拓撲

  LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)是一個典型的Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，在這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，LoRa網(wǎng)關(guān)負責數(shù)據(jù)匯總，連接終端設(shè)備和后端云端數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器間TCP/IP網(wǎng) 絡(luò)進行連接。所有的節(jié)點與網(wǎng)關(guān)間均是雙向通信，考慮到電池供電的場合，終端節(jié)點一般是休眠，當有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，喚醒，然后進行數(shù)據(jù)發(fā)送。

  因此，使用LoRa技術(shù)，我們能夠以低發(fā)射功率獲得更遠的傳輸距離。這種低功耗廣域技術(shù)正是大規(guī)模部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所必須的。

  網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，個別終端節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的信息，以增加網(wǎng)絡(luò)的通信距離和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域規(guī)模大小。雖然這增加了范圍，但也增加了復雜性，降低了網(wǎng)絡(luò)容量，并降低 了電池壽命，因節(jié)點接受和轉(zhuǎn)發(fā)來自其他節(jié)點的可能與其不相關(guān)的信息。當實現(xiàn)長距離連接時，長距離星型架構(gòu)最有意義的是保護了電池壽命。

  在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點與專用網(wǎng)關(guān)不相關(guān)聯(lián)。相反，一個節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常是由多個網(wǎng)關(guān)收到。每個網(wǎng)關(guān)將從終端節(jié)點接所接受到的數(shù)據(jù)包通過一些回 程 (蜂窩、 以太網(wǎng)等)轉(zhuǎn)發(fā)到基于云計算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。智能化和復雜性放到了服務(wù)器上，服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò)和過濾冗余的接受到的數(shù)據(jù)，執(zhí)行安全檢查，通過最優(yōu)的網(wǎng)關(guān)進行調(diào) 度確認，并執(zhí)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率等。