發布日期：2022-05-25 點擊率：38
WAN的起源
LoRaWAN緣何而來？都解決了什么問題？
LoRaWAN是一種低功耗廣域網規范，基于MAC層定義，面向物聯網應用。該規范主要使用LoRa調制解調支持大多數的物聯網應用。
Semtech、Actility和IBM Research在蘇黎共同制定了物聯網的規范。自2014年以來，這幾家公司合作設計了LoRaMAC，一個解決了物聯網市場安全、能源效率、漫游和配置入網（onboarding）挑戰的規范。
2015年2月，LoRa聯盟成立于巴塞羅那移動世界大會。 LoRaMAC被重新命名為“LoRaWAN”，成為LoRa聯盟成員的規范。所有成員現在通過聯盟技術委員會對本規范作出貢獻。LoRaWAN 1.0規范可以從LoRa聯盟網站下載，www.lora-alliance.org
LoRaWAN規范解決了廣闊的物聯網市場所帶來的挑戰，其特性包括：
雙向性：任何的LPWA技術提供完全雙向通信是關鍵的；任何設備都能夠向網絡報告（稱為Uplink消息），還可以由網絡（稱為Downlink消息）來控制。 這在許多方面是有意義的，例如設備的配置入網（onboarding）、網絡管理和許多需要用到應答（Acknowledgement ）或設備執行機構的其他應用。
安全性：分析師預估到2020年將會有數十億的連接設備，保護物聯網用戶的安全是至關重要的。 LoRaWAN使用與金融行業類似的智能密鑰生成機制，提供數據認證以及端到端有效載荷的加密。
易于調試：如果今后要將數十億臺設備連接到網絡，其配置入網（on‐boarding）的過程應該是無縫的，不需要考慮SIM卡的分發。
地理定位：許多物聯網應用需要設備位置跟蹤。 LoRaWAN使用免GPS的地理定位功能，以合理的成本無縫地規劃網絡內外的設備漫游。
可擴展性：這也是關鍵。可從數千的終端設備開始部署新的網絡；但是，當需要更大容量時，可以增加基礎設施最終連接數百萬甚至數十億個終端設備。
標準化：通過LoRa聯盟，廣泛的生態系統合作伙伴都使用相同的標準來創建網絡。
最新版本的LoRaWAN可以從LoRaAlliance網站www.lora-alliance.org下載。
LoRaWAN網絡架構圖
在上面的LoRaWAN網絡架構圖中，終端節點是在最左邊，異步地廣播數據包到網絡。 遵循Aloha網絡規范，保證終端設備可以將大部分時間處于空閑模式，功耗少于1uA。 這種方法可確保在小型電池上的應用可以實現10至15年的使用壽命。
因為低功耗，LoRaWAN網絡是Aloha介質訪問網絡規范最適合的技術選擇，廣域網絡主要工作在ISM頻段。 在免授權頻段中，介質質量和可訪問性不能被保證，這意味著任何類型的時隙多址技術都將會面臨信道可用性問題。 時分多址，需要設備同步，可能會在終端設備上造成很大的成本，并且與LPWA中的一些用例不兼容。
通過終端節點廣播的數據包將會被網絡中的一個或多個網關接受到。網關有一個多信道和多數據速率的射頻嵌入式設備，可以掃描和檢測任意活動信道上的數據包并對其進行解調。
網關是到核心網絡簡單的通信通道，而且它們通常沒有內置的智能處理。 這有兩個主要優點：
網關是由非常簡單的、便宜的硬件組成
不需要從單元到單元的漫游。 終端節點廣播其數據包，不需要考慮哪個網關會接收它們，并且多個網關可以接收數據包，而對其能量消耗沒有任何的影響。 不需要切換過程或同步。
網關通常需要一個以太網的回程。不過，目前的一些部署使用了2G、3G或4G作為回程。 例如，在LoRaWAN生態圈里的一些公司還提出了一種替代的解決方案，在沒有蜂窩網絡信號覆蓋的地方，使用了衛星作為回程。
核心網絡是LoRaWAN系統的重要部分。 它承載所有需需的智能來管理網絡并將數據分發到其他服務器。 一些功能包括：
消息合并：來自多個網關相同數據包的多個副本被轉發到網絡服務器。 網絡服務器記錄這些數據包，分析數據包的接收質量，并通知網絡控制器。
路由：對于下行鏈路，網絡服務器決定到終端節點的最佳路由。 通常，這個決定是基于先前傳送數據包的鏈路質量指示，從接受的信號強度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）和信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）計算出來。
網絡控制：鏈路質量還有助于為某個終端節點決定最相關的通信速度或擴頻因子。 這就是我們所說的ADR（Adaptive Data Rate），或自適應數據速率策略，這由網絡控制器來處理。
網絡和網關監控：網關通常通過加密的IP鏈路連接到網絡服務器。 網絡通常包含網關管理和監控接口，允許網絡提供商管理網關，處理故障情況，監控告警和其他一些功能。
此外，核心網絡還與其他服務器進行通信，組織漫游，連接到客戶的應用服務器等等。
LoRaWAN協議支持不同類型的網絡。 一些網絡提供商也是應用提供商。 因此，在LoRaWAN網絡架構圖圖中最右側的應用服務器可以與網絡服務器分別托管或與網絡服務器集成在一起托管。
LoRaWAN的配置入網（on‐boarding，或稱為設備上載）方案已準備好支持這種“多租戶網絡”場景，許多不同的應用供應商提供了異構的應用。
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