LoRaWAN介绍4 缺点
LoRaWAN介绍4 缺点
“人类一思考,上帝就发笑”----米兰·昆德拉
尽管LoRaWAN由LoRa Alliance专家们(主要是:Semtech、IBM和Actility)建设,抛开技术复杂度和硬件较贵外,在以下技术方面,还存在缺陷。
知道缺陷,是一件好事,它可以让后续的LoRaWAN协议去解决。正所谓,“弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是。”
1 免费频段+公开标准=易受攻击
LoRaWAN工作在ISM(Industrial Scientific Medical,工业,科学,医学)免费频段,它的协议规范是公开的,这就带来一个问题:易受攻击。
要“伪造”一个End Node是困难的,攻击者侦听到4字节的DevAddr,直接使用该地址发送报文,Gateway会转发给Network Server(LoRaWAN Server四种服务器之一,简称为NS),NS检查MIC(Message IntegrityCode,信息完整码,由NwkSKey进行128AES加密)错误,丢弃该“伪造报文”。
还有一种攻击,那就是“恶意拥塞”。想象下,攻击者使用LoRa设备,在125kHz带宽,发送最大长度preamble(前导码),那么该通道将被恶意占用。只要攻击者遵守duty cycle和发射功率,这种攻击是“合法的”。
很可能,需要政策法规或行业规范,才能让LoRaWAN免受拥塞攻击。
2 异步ALOHA协议的低效率
美国夏威夷州是一个群岛,铺设有线网络代价很大,为了让各岛用户使用中心计算机,使用了无线电技术。该项目于1968年由美国夏威夷大学承担,是世界上最早的无线电计算机通信网。该通信协议取名ALOHA,是夏威夷人表示致意的问候语。
协议原理:很简单,只要用户有数据要发送,就尽管让他们发送。规定时间内若收到应答,表示发送成功,否则重发。
重发策略:等待一段随机的时间,然后重发;如再次冲突,则再等待一段随机的时间,直到重发成功为止。
优点:简单易行。
缺点:极容易冲突。
效率:纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18.4%(1/2e)。
今天,LoRaWAN的主体Class A也是采用ALOHA协议,在省电和简单的同时,冲突和低效率也不可避免。
所幸的是,传感器的通信数据和频率不高,SX1301能提供多通道的FDMA(频分复用),可以有效缓解冲突。进一步预测,多片SX1301,会更受青睐。
3 Class B的GPS同步
在无线通信协议设计中,唤醒通信是一个难点:节点在休眠,Gateway必须和它约定在精确的时间点通信,这就需要同步技术。LoRaWAN的Class B提供唤醒功能,它的同步源是GPS的秒脉冲。
就算所有的Gateway具备GPS功能,处于室内它将无法接收到GPS信号(除非将GPS天线引出)。
当然,室内Gateway还可以选择IEEE1588之类的网络对时协议,不管如何,复杂度的提高,会带来设计和部署的代价。
仔细看LoRaWAN SpecificationV1.0.2,“Class B mustbe considered as experimental……”(Class B目前是实验版本)。
4 应用数据的封包
下图是LoRaWAN中国频段的最大数据帧长度规定,可以看到,DR0/DR1/DR2(分别对应:250/440/980bps)下,应用层最大数据长度为51字节,在不同的速率下,该值还是变化的。这给应用层设计MTU(Maximum Transmission Unit,最大传输单元)大小,增加了额外的困难。
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