LPWAN，一種超遠(yuǎn)距離(lí)、超低功耗的物聯網絡
添加時間：2018-05-05 14:41:32
來(lái)源：
LoRaWAN
LoRaWAN是一種低功耗廣域網規範，基于MAC層定義，面向物聯網應用。該規範主要使用LoRa調制解調支持大(dà)多數的物聯網應用。
LoRaWAN規範解決了廣闊的物聯網市場所帶來(lái)的挑戰，其特性包括：
雙向性：任何的LPWAN技術(shù)提供完全雙向通信是關鍵的；任何設備都(dōu)能夠向網絡報告（稱爲UpLink消息），還(hái)可(kě)以由網絡（稱爲DownLink消息）來(lái)控制。 這在許多方面是有意義的，例如(rú)設備的配置入網（onboarding）、網絡管理(lǐ)和許多需要用到應答（Acknowledgement ）或設備執行機(jī)構的其他(tā)應用。
安全性：分(fēn)析師(shī)預估到2020年(nián)将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(shēng)成機(jī)制，提供數據認證以及端到端有效載荷的加密。
易于調試：如(rú)果今後要将數十億台設備連接到網絡，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(fēn)發。
地理(lǐ)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(lǐ)定位功能，以合理(lǐ)的成本無縫地規劃網絡内外的設備漫遊。
可(kě)擴展性：這也是關鍵。可(kě)從(cóng)數千的終端設備開始部署新的網絡；但(dàn)是，當需要更大(dà)容量時，可(kě)以增加基礎設施最終連接數百萬甚至數十億個終端設備。
标準化：通過LoRa聯盟，廣泛的生(shēng)态系統合作(zuò)夥伴都(dōu)使用相(xiàng)同的标準來(lái)創建網絡。
LoRaWAN架構
總體(tǐ)架構一共分(fēn)爲4部分(fēn)：
LoRaWAN從(cóng)底層到最後用戶拿到數據的通訊過程通訊大(dà)緻可(kě)分(fēn)爲三段：
LoRa聯盟 規定了 MAC層的通訊協議(yì)，隻有在設備（GW、MOTE）共同遵守的MAC層協議(yì)的前提下，不同硬件(jiàn)廠(chǎng)商的設備才能互相(xiàng)接入。
而GW <---> Server以及Server <---> 用戶這兩層的協議(yì)雖然LoRa聯盟有所規範，但(dàn)不同廠(chǎng)商之間可(kě)能會存在不同。
Mote/Node 就(jiù)是節點，在LoRaWAN中，節點一般與傳感器連接，負責的就(jiù)是收集傳感數據，然後通過LoRaMAC 協議(yì)傳輸給Gateway。
Gateway也就(jiù)是網關，主要負責将節點的數據傳輸給服務器，也就(jiù)是完成數據從(cóng)LoRa方式到網絡方式的轉換，其中Gateway并不對數據做處理(lǐ)，隻是負責将數據打包封裝，然後傳輸給server(服務器)。
按照(zhào)LoRaWAN的規定，Server又分(fēn)爲四部分(fēn)--NS(Network server)、AS(Application server)、CS(Customer server)、NC(Network controller)
用戶一般隻的是直觀使用這個數據的人(rén)，一般是APP或者其他(tā)客戶端方式，從(cóng)服務器獲取數據。
LPWAN與LoraWAN的關系
LPWAN或稱LPN，全稱爲LowPower Wide Area Network或者LowPower Network，指的是一種無線網絡。這種無線網絡強調低功耗與遠(yuǎn)距離(lí)，通常用于電池供電的傳感器節點組網。因爲低功耗與低速率的特點，這種網絡與其他(tā)用于商業，個人(rén)數據共享的無線網絡(如(rú)WiFi，藍牙等)有着鮮明的區别。
應用中，LPWAN可(kě)使用集中器組建爲私有網絡，也可(kě)利用網關連到公有網絡上去(qù)。
LPWAN因爲跟LoRaWAN名字類似，再加上最近的LoRaWAN在IoT領域引起的熱(rè)潮，使得(de)不少人(rén)對這兩個概念有所混淆。事(shì)實上LoRaWAN僅僅是LPWAN的一種，還(hái)有幾種類似的技術(shù)在與LoRaWAN進行競争。
LPWAN與其他(tā)無線網絡相(xiàng)比
概括來(lái)講，LPWAN具有如(rú)下特點：
雙向通信，有應答
星形拓撲(一般情況下不使用中繼器，也不使用Mesh組網，以求簡潔)
低數據速率
低成本
非常長的電池使用時間
通信距離(lí)較遠(yuǎn)
LPWAN适合的應用：
IoT，M2M
工(gōng)業自(zì)動化
低功耗應用
電池供電的傳感器
智慧城(chéng)市，智慧農業，抄表，街燈控制等等
LoraWAN與Lora的關系
同樣是因爲名字類似，不少人(rén)将LoRaWAN與LoRa兩個概念混淆。事(shì)實上LoRaWAN指的是MAC層的組網協議(yì)。而LoRa隻是一個物理(lǐ)層的協議(yì)。雖然現有的LoRaWAN組網基本上都(dōu)使用LoRa作(zuò)爲物理(lǐ)層，但(dàn)是LoRaWAN的協議(yì)也列出了在某些頻段也可(kě)以使用GFSK作(zuò)爲物理(lǐ)層。從(cóng)網絡分(fēn)層的角度來(lái)講，LoRaWAN可(kě)以使用任何物理(lǐ)層的協議(yì)，LoRa也可(kě)以作(zuò)爲其他(tā)組網技術(shù)的物理(lǐ)層。事(shì)實上有幾種與LoRaWAN競争的技術(shù)在物理(lǐ)層也采用了LoRa。
LoraWAN網絡分(fēn)層(圖中物理(lǐ)層使用Lora,但(dàn)是要注意物理(lǐ)層與MAC層獨立,至于無線頻段,圖中使用的ISM頻段,但(dàn)從(cóng)技術(shù)角度來(lái)講也可(kě)使用其他(tā)任何頻段)
2018-05
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