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    关于泽耀
    关于泽耀

    【技术分享】浅谈LoRa网络结构

    发布时间:2019/05/15 11:33:00      发布者:      访问次数:2326次

          LoRa的最大特点是创建长距离通讯连接的物理层或无线调制, 它基于CSS调制技术(Chirp Spread Spectrum)千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。相较于传统的ASK千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、FSK等调制技术千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,LoRa能极大地增加通讯范围,且CSS具有传输距离远、抗干扰性强等特点千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。

          LoRaLoRaWAN相比于其他标准通讯技术有着更好的链路预算,单个网关或者基站可以覆盖整座很大范围千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,同时也取决于所使用位置的环境和干扰情况千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。

          LoRa是专门设计用于物联网无线传输的流行技术之一千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,LoRa网络规范有LoRa物理层技术和LoRAWAN开放层协议千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。

    协议层次

    LoRa整个网络协议层次如下:

    Application,MAC,Modulation,其中Application为应用层,用户自定义的基于LoRaWAN技术的应用程序千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、软件接口等

    常见的LoRaWAN协议即为LoRaMAC协议,协议定义的终端类型有ClassA千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、ClassB、ClassC三种类型千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。

    ClassA终端先发送,在发送后开启一段时间的接收窗口千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,终端只有在发送后才可以接收千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。也就是说上行没有限制,下行的数据只有在上行包发送上来的时候终端才可以接收到。ClassB :终端和服务器协商好接收的窗口开启的时间以及何时开启千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,然后再约定的时间进行接收,可以一次接收多个包。

    ClassC:终端在发送以外的其他时间都开启接收窗口千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。更耗能千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,但通讯延时低。

    物理层:物理层主要负责物理信道承载、信号收发、调制解调,全球不同地区的工作频段不同,LoRa的设计使用ISM,亦即非授权免费频段千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。

    网络结构

            LoRa整体网络结构分为终端千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、网关千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、网络服务千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、应用服务几个功能千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,一般LoRa终端和网关之间可以同过LoRa无线技术进行数据传输,而网关和核心网或广域网之间的交互可以通过TCP/IP协议千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,当然可以是有线连接的以太网,亦可以为3G/4G类的无线连接。为了保证数据的安全性、可靠性千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,LoRaWAN采用了长度为128比特的对称加密算法AES进行完整性?;ず褪菁用?。

    星型拓扑结构

          LoRaWAN中Server??榭梢韵阜治狫oin server、Application server和Network Server千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,只是按照功能来划分千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,实际中可以是一个物理整体千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。Join Server用于终端设备的请求网络服务能力时的激活流程千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,Netwrok Server负责和网关及终端的MAC数据交互,Application Server为应用层服务端。规范提供的参考网络模型如下


    roaming场景


    与NB-IoT效果对比


           LoRa工作在1GHz以下的非授权频段,故在应用时不需要额外付费。NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的授权频段千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。处于500MHz1GHz之间的频段对于远距离通信是好的选择,因为天线的实际尺寸和效率是具有相当优势的千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。LoRaWAN使用免费的非授权频段,并且是异步通信协议,对于电池供电和低成本是良好的选择千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。LoRa  LoRaWAN 协议,在处理干扰千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS)。据悉授权的Sub-GHz频段的竞拍千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,每MHz价格不菲。蜂窝网络和NB-IoT出于对服务质量(QoS)的考虑千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,并不能提供类似LoRa一样的电池寿命。由于QoS和高昂的频段使用费,需要确保QoS的应用场景推荐使用蜂窝网络和NB-IoT千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,而成本小和大量连接是首选项千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入,则LoRa是不错的选择千赢娱乐官网登录入口_千赢娱乐官网登录入口首页进入。



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