
什么是LoRaWAN?為應對全球標準化組織3GPP發起的NB=IoT技術,思科(Cisco)、IBM和升特(Semtech)等多家廠商在2015年共同創立的LoRa聯盟發起了LoRaWAN物聯網技術:
對于LoRaWAN技術,Bouygues CEO Richard Viel說:“LoRaWAN非常適用于補充M2M蜂窩聯網的傳感器電池和低功耗應用”。
Actility總裁Olivier Hersent說:“有了LoRaWAN,可以用最小的基礎設施投資一些基站覆蓋所有城市或國家,不用再像傳統網絡需要在前期推出和維護成千上萬個節點。”
IBM首席研發師Dr. Thorsten Kramp說:“為了鼓勵低成本的大規模應用,遠距離M2M聯網關鍵在于開放的生態系統,IBM在對LoRA聯盟的支持外還發布了EPL授權的IBM版“LoRaWAN in C”源碼。”
FLASHNET CEO Mozes Lorand說:“LoRaWAN已經把我們試驗過的路燈管理方案inteliLIGHT帶到了一個全新水平,是一個規則改變者,使得安裝整個系統更加簡單和快速,同時以最低的成本、前所未有的廣度和無限的智能城市應用。”
Proximus CTO Geert Standaert說:“LPWAN作為優秀的連接方案很好地補充了現有的M2M行業。為了應用部署專用的方案和全球分布的傳感器,需要一個保證協作的開放標準,因此,LoRaWAN R1.0協議是LoRA聯盟及其成員的一項重大進步。”
在LoRaWAN的工作模式中,其網絡架構作為一個典型的星形拓撲結構,LoRa網關在這個網絡架構中是一個透明的中繼,連接終端設備和服務器。所以LoRaWAN系統主要分為三部分:節點/終端、網關/基站,以及服務器,如下圖所示:
其中,網關與服務器通過標準IP連接,服務器分為網絡服務器、應用服務器,具有鑒權接入、頻點配置、網關狀態信息上報等功能,而終端設備采用單跳與一個或多個網關通信,所有的節點均是雙向通信。LoRa網關和模塊間以星形網方式組網,而LoRa模塊間理論上可以點對點輪詢的方式組網,但是點對點輪詢效率要遠遠低于星形網。網關可以實現多通道并行接收,同時處理多路信號,這大大增加了網絡容量。采用Lora也可以實現測距和定位。LoRaWAN的工作模式如下圖:
這種工作模式定義了三種終端設備基本覆蓋了物聯網的所有場景:
這三種終端設備分別是Class A屬于雙向通信終端設備,Class B具有預設接收槽的雙向通信終端設備,Class C具有最大接收槽的雙向通信終端設備,詳情如下圖:
LoRa的工作模式抗干擾強、隱蔽性好、通信距離長、功耗低,得益于線性調頻擴頻調制技術,線性擴頻已在軍事和空間通信領域使用了數十年,LoRa是其第一個低成本的商業應用,LoRa調制示意圖:
LoRa調制參數表:
在LoRaWAN的眾多優勢中,近期快速發展的是相關的定位技術,比如Semtech在去年推出了LoRaWAN的定位應用,低成本是LoRaWAN的顯著優勢,LoRa聯盟眾多的企業會員也將加速推動LoRaWAN的未來應用。
比起3GPP組織的會員如歐洲電信標準化委員會)、日本無線行業企業協會和電信技術委員會)、中國通信標準化協會、韓國電信技術協會和北美世界無線通訊解決方案聯盟等,LoRa聯盟的企業會員更多些:
其中韓國SK電訊(SK Telecom)目前已經在韓國全境部署了使用模擬混合信號半導體廠商Semtech 的LoRa無線RF技術實現的低功耗廣域網(LPWAN),LoRaWAN在眾多會員的支持下在全球市場也有了大規模的部署:
從上圖看見,沒有部署國家空白主要是在非洲,非洲地廣人稀大部分國家比較落后還沒有普及電力,而另一大空白格陵蘭島比較寒冷鳥無人煙不能部署,其他小的空白在中東地區戰亂頻繁不宜部署等,在其他國家和地區,眾多的企業會員也將繼續推動LoRaWAN在全球的市場發展。
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