LoRa快速應(yīng)用的原因

　　物聯(lián)網(wǎng)革命如火如荼，舉目遙望，各種LPWAN技術(shù)都蓄勢待發(fā)，為什么就只有LoRa獲得全面推動(dòng)與普及。許多人對(duì)這項(xiàng)技術(shù)仍然云里霧里，今天我們就從物聯(lián)網(wǎng)的“應(yīng)用”、“連接”和“安全”三大重點(diǎn)來說說LoRa獨(dú)具優(yōu)勢的那些特征。

　　LoRa是Long Range的縮寫，屬于無線通信技術(shù)中的一種，典型特點(diǎn)是距離遠(yuǎn)、功耗低。速率相對(duì)較低，可視為網(wǎng)絡(luò)通信中的物理層實(shí)現(xiàn)，LoRa對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品就是收發(fā)器(tranciever)芯片，例如semtech的SX1272/SX1276，主要處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。LoRaWAN是在LoRa物理層傳輸技術(shù)基礎(chǔ)之上的以MAC層為主的一套協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)OSI七層模型中的數(shù)據(jù)鏈路層(MAC層)，LoRaWAN消除了具體硬件的不兼容性，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了多信道接入、頻率切換、自適應(yīng)速率、信道管理、定時(shí)收發(fā)，節(jié)點(diǎn)接入認(rèn)證與數(shù)據(jù)加密、漫游等特性。

　　在企業(yè)級(jí)LPWAN項(xiàng)目中，較大的難題是LoRa基站的部署，并且需要運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣域網(wǎng)傳輸。LoRa基站的部署受現(xiàn)場施工條件的限制，如現(xiàn)場可能沒有電源供電，也可能不允許安裝設(shè)備，或者沒有運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)接入。在其網(wǎng)絡(luò)部署邊界區(qū)域，也許只有少量的用戶終端(User Equipment，UE)，但為了實(shí)現(xiàn)全部覆蓋，必須增加基站部署，這些都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本增加、施工困難、維護(hù)不易等問題。

　　LoRa優(yōu)勢

　　如上圖，LoRaWAN具有兩個(gè)安全層：網(wǎng)絡(luò)層安全和應(yīng)用層安全，分別使用NwkSKey和APPSKey兩個(gè)會(huì)話秘鑰對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量進(jìn)行加密保護(hù)。

　　NwkSKey用于在終端和網(wǎng)絡(luò)之間傳輸時(shí)加密MAC層有效負(fù)載，其用來計(jì)算信息完整性代碼(MIC)值，以防止偽消息和驗(yàn)證終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層安全。

　　AppSKey用于在終端和應(yīng)用服務(wù)器之間端到端加密應(yīng)用負(fù)載，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層安全，可確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商無法訪問終端用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

　　LoRaWAN端到端的加密機(jī)制確保了只有持有密鑰且被授權(quán)實(shí)體才能訪問應(yīng)用數(shù)據(jù)，防止了應(yīng)用數(shù)據(jù)被竊聽，保護(hù)了數(shù)據(jù)完整性和隱私。

　　1、客戶愿意買單

　　答案很簡單，能幫助客戶省錢的、賺錢的，能保障人身安全、提供社會(huì)便利、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，一定是雪中送炭的，而方便好玩的一定是錦上添花的。

　　案例：智慧夢想小鎮(zhèn)。在杭州余杭區(qū)的夢想小鎮(zhèn)，基于阿里云IoT的Link WAN平臺(tái)布設(shè)了LoRa網(wǎng)絡(luò)來提供城市管理服務(wù)。在已交付的第一期項(xiàng)目中，LoRa技術(shù)在環(huán)境衛(wèi)生，智慧停車，井蓋監(jiān)控等應(yīng)用上為小鎮(zhèn)管理者和居民提供便利的服務(wù)。

　　對(duì)廣電企業(yè)而言，LoRa是目前最合適的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。一方面，廣電企業(yè)的頻譜資源完全可以承載LoRa網(wǎng)絡(luò)，而且LoRa低成本、產(chǎn)業(yè)成熟、部署方便的特點(diǎn)也完全滿足廣電企業(yè)切入各地?cái)?shù)字城市建設(shè)的迫切需求。在LoRa網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方面開展深度合作，雙方將依托頻譜資源、物聯(lián)網(wǎng)全鏈路資源，快速、低成本地搭建物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

　　2、LoRa具有成為企業(yè)級(jí)WiFi的獨(dú)特價(jià)值

　　與其他LPWAN技術(shù)一樣，LoRa具備廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本等物聯(lián)網(wǎng)特性，可廣泛應(yīng)用于多種場景。

　　與其他LPWAN技術(shù)不一樣的是，LoRa的易部署、自主性與安全性。且經(jīng)過國內(nèi)外的多個(gè)商業(yè)落地，我們可以斷言，LoRa更適合企業(yè)用戶對(duì)自主性、快速性要求高，對(duì)連續(xù)覆蓋、深度覆蓋要求高的場景，如園區(qū)、工廠、廠礦、農(nóng)場、物流集散地、綜合體、人居社區(qū)等環(huán)境。

　　應(yīng)用很關(guān)鍵，連接是基礎(chǔ)，LoRa在連接上有何特別之處?

　　連接: 適用于企業(yè)專網(wǎng)部署

　　說到連接，LoRa特別之處是其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，該構(gòu)架獨(dú)辟蹊徑，簡單靈活，也調(diào)優(yōu)了LPWAN共同具備的大連接、廣覆蓋、低功耗和低成本等特性。

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器四部分組成。

　　大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀拓樸，這易于不斷擴(kuò)張網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，但缺點(diǎn)在于使用各種不相關(guān)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息，路由迂回，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和總功耗。

　　但LoRa采用星狀拓樸，網(wǎng)關(guān)星狀連接終端節(jié)點(diǎn)，但終端節(jié)點(diǎn)并不綁定唯一網(wǎng)關(guān)，相反，終端節(jié)點(diǎn)的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個(gè)網(wǎng)關(guān)。

　　LoRa星狀拓樸的好處有三：

　　1)結(jié)構(gòu)簡單，部署靈活

　　星裝拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，網(wǎng)關(guān)選點(diǎn)、部署靈活，且時(shí)延低。由于無線系統(tǒng)非常復(fù)雜且依賴于環(huán)境，如果沒有任何經(jīng)驗(yàn)，部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)必然會(huì)遇到不少麻煩，花費(fèi)大量時(shí)間和精力，因此簡化集成、靈活的網(wǎng)絡(luò)部署方式是發(fā)展趨勢，這也是LoRa的設(shè)計(jì)初衷。

　　2)調(diào)優(yōu)功耗、覆蓋、容量等性能

　　星裝拓?fù)淇蓪⒅悄芑?、?fù)雜的和耗電較高的工作交給網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來處理，來延長終端電池壽命;網(wǎng)關(guān)執(zhí)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率，適應(yīng)不同終端節(jié)點(diǎn)的速率和功率，從而獲得最大的網(wǎng)絡(luò)容量和最長的終端電池壽命;同時(shí)，相比于網(wǎng)狀拓?fù)?，星裝拓?fù)錅p少了同步開銷和跳數(shù)，可進(jìn)一步降低功耗。

　　3)當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)處于移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，無需網(wǎng)關(guān)間切換，這利于資產(chǎn)跟蹤等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

　　從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架看，LoRa除了與其他所有LPWAN技術(shù)一樣具備廣覆蓋、低成本、低功耗、低速率、高安全等特性之外，還有一顆“小、快、靈”的夢想。它適用于企業(yè)專網(wǎng)部署，自己部署網(wǎng)關(guān)，覆蓋幾公里范圍的園區(qū)，也考慮到了如同手機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣的大型公共網(wǎng)絡(luò)部署。

　　技術(shù)：LoRa五大優(yōu)勢成全球企業(yè)通用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　一是廣覆蓋。LoRa單一網(wǎng)關(guān)的覆蓋距離通常在3-5km的范圍，在復(fù)雜的城市環(huán)境中可以超過傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，空曠地域甚至高達(dá)15公里以上，在特定條件下100百公里的距離也能夠成功。

　　二是低功耗，電池供電可以支撐數(shù)年甚至十多年，即便是小小的LoRa無線智能閥門也能低功耗運(yùn)行5-10年。

　　三是高容量。GSM基站通常在小幾千的連接，家用wifi 網(wǎng)關(guān)往往僅有20不到的終端連接能力，LoRa網(wǎng)關(guān)得益于終端無連接狀態(tài)的特性，可提供超過兩萬以上的終端連接數(shù)量。

　　四是網(wǎng)絡(luò)通信成本極低，同時(shí)支持窄帶數(shù)據(jù)傳輸。

　　五是安全性。