什么是LoRa網(wǎng)關(guān)?LoRa優(yōu)勢(shì)在于什么?

　　LoRa是一種低功耗長(zhǎng)距離的無(wú)線通信技術(shù)，LoRa無(wú)線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)就是可以支持多節(jié)點(diǎn)傳輸、功耗低、抗干擾性強(qiáng)，傳輸距離可達(dá)15km以上，目前，LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433/868/915MHz等。而LoRa技術(shù)又包括LoRaWAN協(xié)議和LoRa協(xié)議。

　　LoRa僅包含鏈路層協(xié)議，非常適用于節(jié)點(diǎn)間的P2P通信;LoRaWAN同時(shí)包含網(wǎng)絡(luò)層，可以將信息發(fā)送到任何已連接到云平臺(tái)的基站。同時(shí)LoRa模塊比LoRaWAN模塊便宜。

　　LoRaWAN是一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，它定義了基于LoRa芯片的LPWAN技術(shù)的通信協(xié)議。 LoRaWAN在數(shù)據(jù)鏈路層定義媒體訪問(wèn)控制(MAC)，由LoRa聯(lián)盟維護(hù)。 LoRa和LoRaWAN之間的這種區(qū)別很重要，因?yàn)長(zhǎng)ink Labs等其他公司在LoRa芯片的頂部使用專有的MAC層來(lái)創(chuàng)建混合設(shè)計(jì)，在Link Labs案例中稱為Symphony Link。LoRaWAN是一種星型或?qū)π切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，星型拓?fù)渫ㄟ^(guò)網(wǎng)關(guān)將消息傳到中央服務(wù)器，每個(gè)末端節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)網(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器執(zhí)行冗余檢測(cè)、安全檢查和消息調(diào)度。

　　優(yōu)勢(shì)在于：

　　1. 更簡(jiǎn)單地跟蹤：由于終端節(jié)點(diǎn)向多個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此不需要網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)的通信，這簡(jiǎn)化了終端節(jié)點(diǎn)移動(dòng)跟蹤應(yīng)用的邏輯。

　　2. 更好的公共網(wǎng)絡(luò)：這種不對(duì)稱的關(guān)系讓中央服務(wù)器來(lái)解決碰撞問(wèn)題，所以LoRaWAN可能更適合部署在公共網(wǎng)絡(luò)。

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端(可內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(guān)(或稱基站)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及應(yīng)用服務(wù)器組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

　　LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，LoRa網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明傳輸?shù)闹欣^，連接終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器。終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信。所有的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間均是雙向通信。

　　LoRa終端設(shè)備

　　LoRa的終端節(jié)點(diǎn)可以是各種設(shè)備，比如LoRa網(wǎng)關(guān)、LoRa閥門控制器、LoRa數(shù)傳模塊、LoRa測(cè)控終端、LoRa無(wú)線采集模塊等，共同構(gòu)建基于LoRa通訊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備劃分成A/B/C三類：

　　ClassA：雙向通信終端設(shè)備。這類終端設(shè)備允許雙向通信，每一個(gè)終端設(shè)備上行傳輸會(huì)伴隨著兩個(gè)下行接收窗口。終端設(shè)備的傳輸時(shí)隙是基于其自身通信需求，其微調(diào)基于ALOHA協(xié)議。

　　ClassA設(shè)備的功耗最低，基站下行通信只能在終端上行通信之后。

　　ClassB：具有預(yù)設(shè)接收時(shí)隙的雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備會(huì)在預(yù)設(shè)時(shí)間中開(kāi)放多余的接收窗口，為了達(dá)到這一目的，終端設(shè)備會(huì)同步從網(wǎng)關(guān)接收一個(gè)Beacon，通過(guò)Beacon將基站與模塊的時(shí)間進(jìn)行同步。

　　ClassB終端可以使基站知道終端正在接收數(shù)據(jù)。

　　ClassC：具有最大接收窗口的雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備持續(xù)開(kāi)放接收窗口，只在傳輸時(shí)關(guān)閉。

　　ClassC設(shè)備擁有最長(zhǎng)的接收窗口，也最耗電。

　　什么是LoRa網(wǎng)關(guān)?

　　LoRa網(wǎng)關(guān)又稱LoRa基站，是一種利用LoRa無(wú)線調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)關(guān)設(shè)備。產(chǎn)品采用工業(yè)級(jí)32位專用網(wǎng)絡(luò)處理器和高速4G無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)，支持APN/VPDN無(wú)線專網(wǎng)，支持LoRaWAN通信規(guī)范，支持GPS高精度時(shí)鐘同步，具有多頻多- 通道并發(fā)處理能力。

　　LoRa網(wǎng)關(guān)位于LoRa星型網(wǎng)絡(luò)的核心，是終端與服務(wù)器(Server)之間的信息橋梁，是多通道收發(fā)器。 LoRa 網(wǎng)關(guān)有時(shí)稱為 LoRa 基站或 LoRa 集中器。盡管定義不同，但實(shí)際上它們的含義相同。

　　LoRa網(wǎng)關(guān)使用不同的擴(kuò)頻因子，而兩組不同的擴(kuò)頻因子是正交的，所以理論上可以在同一個(gè)無(wú)線信道中調(diào)制解調(diào)幾個(gè)不同擴(kuò)頻因子的數(shù)據(jù)信號(hào)。網(wǎng)關(guān)與云服務(wù)器按照標(biāo)準(zhǔn)IP連接，終端按單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信。所有的終端通訊都是雙重通訊。此外，系統(tǒng)還對(duì)遠(yuǎn)程控制和升級(jí)軟件進(jìn)行了升級(jí)。

　　網(wǎng)關(guān)分類：當(dāng)前網(wǎng)關(guān)的類型和定義不同。

　　例如，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，可以分為室內(nèi)網(wǎng)關(guān)和室外網(wǎng)關(guān);

　　按通信方式可分為全雙工網(wǎng)關(guān)和半雙工網(wǎng)關(guān);

　　根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以分為完全兼容的LoRaWAN協(xié)議網(wǎng)關(guān)和非LoRaWAN協(xié)議網(wǎng)關(guān)。

　　(2)網(wǎng)關(guān)容量：網(wǎng)關(guān)容量是指網(wǎng)關(guān)在一定時(shí)間內(nèi)接收數(shù)據(jù)包數(shù)量的能力。理論上，LoRa網(wǎng)關(guān)支持LoRaWAN大容量、組網(wǎng)靈活、低成本大規(guī)模項(xiàng)目部署等優(yōu)勢(shì)。 LoRa網(wǎng)絡(luò)可接入數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)量可根據(jù)項(xiàng)目需要靈活增減，網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴(kuò)展性。元器件成本低，免通訊費(fèi)，整體運(yùn)營(yíng)成本低，大型項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)明顯。

　　特點(diǎn)

　　覆蓋范圍：?jiǎn)蝹€(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)的覆蓋距離一般在3-5km范圍內(nèi)，廣域甚至可以達(dá)到15km以上。

　　低功耗：充電電池供電系統(tǒng)可支持多年甚至十年以上。

　　大容量：LoRa網(wǎng)關(guān)由于終端無(wú)連接的特點(diǎn)，可以提供20000多個(gè)終端連接。

　　低成本：通信網(wǎng)絡(luò)的成本極低，也適用于數(shù)據(jù)的窄帶傳輸。

　　安全系數(shù)：安全系數(shù)高。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)具有傳輸距離遠(yuǎn)，工作功耗低，組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多，抗干擾性強(qiáng)，低成本等特點(diǎn)。

　　傳輸距離遠(yuǎn)：靈敏度-148dBm，通訊距離可達(dá)幾千米

　　工作能耗低：Aloha方法有數(shù)據(jù)時(shí)才連接，電池可工作幾年

　　組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多：組網(wǎng)方式靈活，可以連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)

　　抗干擾性強(qiáng)：協(xié)議里面有LBT的功能，基于aloha的方式，有自動(dòng)的頻點(diǎn)跳轉(zhuǎn)和速率自適應(yīng)功能

　　低成本：非授權(quán)頻譜，節(jié)點(diǎn)/終端成本低

　　缺點(diǎn)：

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有一定缺點(diǎn)。

　　頻譜干擾：隨著LoRa的不斷發(fā)展，LoRa設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)部署不斷增多，相互之間會(huì)出現(xiàn)一定的頻譜干擾。

　　需要新建網(wǎng)絡(luò)：LoRa在布設(shè)過(guò)程中，需要用戶自己組建網(wǎng)絡(luò)。

　　有效負(fù)載較?。篖oRa傳輸數(shù)據(jù)有效負(fù)載比較小，有字節(jié)限制。

　　目前，LoRa模塊廣泛應(yīng)用于可工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜、大容量的組網(wǎng)需求，主要應(yīng)用于智慧路燈、智慧樓宇、智慧社區(qū)、智慧消防、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域，是組件物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必不可少的設(shè)備。