什么是LPWAN?
低功耗广域网络(LPWAN)或低功率广域网络(LPWA)或低功耗网络(LPN)都是一个概念,指的是一种无线广域网络(LPN),旨在允许在物与物(连接对象)之间(如电池上的传感器)以低比特率进行远程通信。
LPWAN提供多年的电池寿命,适用于传感器和应用设备,这些设备需要在不同的环境中每小时数次远距离发送少量数据。
LoRa和LoraWAN属于非蜂窝网络,在非授权频谱上运行,与之类似的协议还有igfox、Ingenu等。
LoRa和LoRaWAN使用的是开放的、非授权频谱,而其他的可能使用授权频率。
LoRa和Sigfox属于非蜂窝物联网技术,NB-IoT(窄带物联网)属于蜂窝物联网范畴,通过授权频谱中未使用的频段进行通信。
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注:LoRa可以以低功耗进行长距离传输,因为物理定律就是这样,这样才能进行长距离传输;你要么需要增加功率,要么减少带宽。由于LoRa嵌入式传感器可以远距离传输,并且使用的是低功耗电池,因此其带宽非常有限。
LoRa和LoRaWAN区别是什么?
LoRa (Long Range)是法国格勒诺布尔市Cycleo公司开发的一项专利数字无线数据通信物联网技术。它于2012年被Semtech收购,该公司持有LoRa传输方法的知识产权。
LoRa通过非授权的亚千兆赫射频频段传输,如169兆赫、433兆赫、868兆赫(欧洲)和915兆赫(北美)。LoRa实现了非常远的传输距离(在农村地区超过10公里),并且功耗低。
该技术主要由两部分组成:一是物质层LoRa;建立在LoRa物理层基础上的通信协议。通信层可以是LoRaWAN(远程广域网),LoRaWAN是LoRa联盟定义的开源通信协议。
因此,LoRaWAN定义了通信协议和系统的网络架构,而LoRa支持远程通信链路。LoRaWAN通信协议确保了可靠的通信、安全的通信,并向数据包添加了额外的标头。
LoRaWAN通信协议是由LoRa联盟定义的,这是一个由500多家成员公司组成的非营利技术联盟,致力于通过开发和推广LoRaWAN开放标准,实现低功率广域网(LPWAN)物联网的大规模部署。
2015年6月,LoRaWAN联盟宣布了第一套LoRaWAN标准。在2017年LoRaWAN规范1.1发布。
LoRa和LoRaWAN允许物联网设备在农村、偏远地区和远洋行业进行廉价的远程通讯。它们通常用于采矿、自然资源管理、可再生能源、洲际物流和供应链管理。
LoRaWAN是最常用的LPWAN类型,它保证了户外物联网应用中无处不在的连通性,同时保持了网络结构和管理的简单性。
LoRa和LoRaWAN网络拓扑结构
LoRaWAN网络架构部署在星形拓扑中(和Zibgee相同),每个点就像是伞兵,当他们连接起来就可以彼此通信。基站在传感器节点和网络服务器之间传递数据。传感器节点和基站之间的通信利用LoRa物理层通过无线信道进行,而网关和中央服务器之间的连接则通过基于ip的主干网络进行处理。终端节点使用LoRa直接传输到范围内的所有网关。网关使用IP在终端设备和中央网络服务器之间中继消息。
终端节点
终端节点通常用LoRa模块嵌入各种传感器当中,用于检测温度,湿度,加速度等。
通过LoRa无线传输方法传输信号的LoRa应答器
可选的微控制器(带有板上存储器)。
传感器可以连接到单独的lora设备上,也可以是将芯片集成到lora模块上的嵌入式传感器。
可以用微python或微javascript对微控制器进行编程。这允许开发人员使用来自传感器的数据,如加速度计、温度等,并实现某些用例,如。根据加速度计等传感器的输入,对微控制器进行编程,实现跌落检测算法。
LoRaWAN终端节点(传感器)通常使用低功耗,并且是电池供电。LoRa传感器可以在距离1 - 10公里的范围内传输信号。
网关
LoRa传感器将数据传输到LoRa网关。LoRa网关通过标准IP协议连接到internet,将从LoRa嵌入式传感器接收到的数据传输到internet,即网络、服务器或云。
网关设备通常连接到电源上。网关通过标准IP连接到网络服务器,充当透明的桥梁,简单地将射频数据包转换为IP数据包,反之亦然。
网络服务器
网络服务器可以是基于云的平台解决方案,比如透传云。网络服务器连接到网关并解除数据包,然后将其路由到相关应用程序。网络服务器既可用于上行(即传感器到应用程序)通信,也可用于下行(即应用到传感器)通信。
“物联网”网络服务器有一个路由器、代理和处理程序,处理来自LoRaWAN网关的数据包。它还有一个连接TTN和AWS物联网平台的AWS桥。