2023-12-26 17:50:15 [显示全部楼层]
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[讨论] LoRa 与 LoRaWAN

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LoRa和LoRaWAN是物联网领域最热门的两种无线通信技术,很多刚接触物联网领域的人很难区分它们。本文主要介绍LoRa和LoRaWAN的区别,旨在帮助刚接触物联网领域的工程师更快地区分两者。

LoRa 与 LoRaWAN图1

图:LoRa 与 LoraWAN

(来源: https: //www.milesight-iot.com)

LoRa是什么?
LoRa 代表远程,是一种 LPWAN(低功耗广域网)通信技术。它基于Semtech开发的低功耗无线标准,其目标是解决功耗和传输距离之间的矛盾。一般来说,功耗低意味着传输距离较短,功耗高意味着传输距离较长。通过开发LoRa技术,解决了相同功耗条件下比其他无线方式传输距离更远的问题,从而实现了低功耗和远距离的统一。



LoRa 与 LoRaWAN图2

洛拉是什么?

(来源: http: //www.iot-online.com/)

LPWAN通信技术 LPWAN(低功耗广域网)是一种用于物联网(例如电池供电的传感器)的无线网络,允许以低比特率进行长距离通信。低功耗、低比特率和低使用频率将LPWAN与无线广域网区分开来,无线广域网旨在连接企业或用户,可以传输更多数据,但消耗更多能源。LPWAN中每个通道的传输速率在0.3 kbit/s到50 kbit/s之间。

LoRa的特点:
  • 网络连接稳定:LoRa技术通过提高传输距离实现远距离通信,通信距离可达数公里,甚至可达10公里以上。这种远距离的传输距离使得LORA网络能够穿透各种建筑物和地形,使其稳定并具有覆盖优势。
  • 低功耗。LoRa采用远距离传输技术,可以用相对较低的功率实现远距离传输,从而降低传输过程中的能耗。
  • 良好的网络传输性能。LoRa采用线性调频扩频调制技术,可以保持频移键控(FSK)的低功耗特性,同时还支持扩频技术来增加通信距离,提高网络抗干扰和通信能力。
  • 覆盖范围广、容量大。支持通过网关/集中器处理多个节点的数据,通信距离可达15km以上(与环境有关)。
  • 易于部署且成本低。LoRa网络工作在非授权频段,在运营和部署方面,终端模块成本约为5美元。

LoRaWAN是什么?
LoRaWAN 是由非盈利技术联盟 LoRa Alliance 维护的媒体访问控制 (MAC) 层协议。它旨在允许低功耗设备通过长距离无线连接与互联网连接的应用程序进行通信。

LoRa 与 LoRaWAN图3

LoRaWAN网络架构

(来源: https: //www.cardinalpeak.com)

LoRaWAN网络架构:
  • 节点模块:负责数据收集或执行动作;
  • 网关模块:网关模块分为两种。第一种只处理数据转发,类似于快递中转站。它不办理拆箱,也不知道快递包裹内装的是什么货物。(我们的LG1301-PF LoRaWAN就属于这种类型)。第二种类型可以处理网关内的数据处理。第二类模块实际上实现了一个小型的LoRaWAN服务器软件,负责管理节点模块以及数据解析输出、输入加密等。
  • 服务器:负责对节点模块采集到的数据进行处理、保存、显示等任务。上述第二类网关模块的原理是基于服务器来设计的。

LoRaWAN工作模式:
LoRaWAN具有星型或星型拓扑结构,其中节点只能向网关发送数据,节点之间无法通信。网关也是如此,它们之间无法通信。

多个节点模块通过发送-接收与单个网关通信。网关有8个独立的通道,每个通道对应一个特定的频率,可以接收所有的扩频因子(SF)。传输间隔是随机选择的,每个数据包都通过随机选择的通道发送,大大降低了数据冲突的可能性。不同的SF不会互相干扰,从而可以实现自动数据速率(ADR)技术。


LoRa 与 LoRaWAN图4

星型拓扑结构

(来源: https: //nicerf.com)

LoRa 和 LoRaWAN 的区别
LoRa 是一种物理层传输技术 (PHY),允许设备交换信息。LoRaWAN 是一种介质访问控制层 (MAC) 协议,但主要用作设备到基础设施通信的网络层协议,它管理 LoRaWAN 网关和端点设备之间的通信。它增加了网络、路由、上行链路和下行链路调度,以优化电池使用,最重要的是,提高安全性。总体而言,LoRaWAN是一种利用LoRa模块按照一定规则设置参数或传输信号的技术。

LoRa 与 LoRaWAN图5

LoRa和LoRaWAN的区别

(来源: https: //www.choovio.com)

LoRa和LoRaWAN的主要区别:
  • 不同类型的传输技术:LoRa是一种物理层传输技术,具有长距离、低功耗、速度相对较低的典型特点。LoRaWAN是一套基于LoRa物理层传输技术之上的MAC层的协议标准,是一种网络技术。

  • LoRaWAN的组件和接口:LoRaWAN包括LoRaWAN节点、LoRaWAN网关以及LoRaWAN协议和数据云平台,有两个接口:一是传感器和网关之间的数据接口,保证数据传输到网络;另一个是LoRaWAN协议与数据云平台和用户应用程序之间的数据接口,向应用程序传输网络数据。

  • 其他区别 与LoRa相比,LoRaWAN的优点是:兼容性更好,来自不同制造商的许多不同传感器节点可以连接到同一个LoRaWAN网络,容量更大,认证更安全,扩展和升级更方便。

结论
LoRa是一种低功耗、远距离通信技术,采用独特的跳频扩频调制来平衡低功耗和远距离通信。LoRaWAN是一种基于LoRa技术的通信协议,提供端到端的加密、身份验证和管理,使设备在大规模网络中相互通信更加轻松、安全。LoRa和LoRaWAN可用于广泛的应用,包括:物联网、物流和供应链管理、智能农业、城市安全和智能交通系统。

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