LoRaWAN 介绍 3 优点

LoRa Server 是 LoRa 物联网的核心！

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1 长距离

得益于扩频调制和前向纠错码的增益，LoRa取得大约2倍蜂窝技术（手机）的通信距离。长距离的“优秀基因”，使LoRaWAN可以使用star（星型）网络拓扑，相比mesh（网格）具备以下优势。

2 大容量

物联网的节点特别多，一个LoRaWAN网络能轻松连接上千，甚至上万节点的容量，得益于SX1301基带芯片的特长。

多通道

如下图所示，一片SX1301芯片，包括IF0～IF7，共8通道的LoRa调制解调电路。无线电通道，相当于马路的车道；通道越多，承载能力就倍增。

Semtech官方还有一种FPGA+SX1301的电路方案，典型的设计是8片SX1301集成到一个Gateway中，这样，就具备8x8=64通道。

相信，对于中国人口和建筑物如果稠密的环境，这种8片SX1301网关会大有用武之地。

扩频正交

因为LoRa是扩频调制技术，不同扩频因子的无线电信号是正交的，这是一个很重要的特性。如下图所示，同一个信道中，扩频因子（Spread Factor）从SF7～SF12（对应速率DR7～DR12）的6个无线电信号，彼此不相冲突。

这样一来，一个SX1301可以构建6x8=48个“虚拟信道”，容量得到更进一步提升。

3 ADR技术

有了前面“扩频正交”的基础，再来理解ADR（Adaptive DataRate，速率自适应）就很简单了。

如下图所示，依赖End Nodes和Gateway的距离：越近，End Nodes将采用高速率；越远，End Nodes将采用低速率。

ADR技术能带来如下好处：

速率和容量

离Gateway近的End Nodes因为采用高速率，可以大大缩短无线电的空中时间，从而给其他End Nodes通信留下宝贵的带宽，即，扩展了网络容量。

更低的能耗

很明显，End Nodes的速率越高，将会更多地休眠，电池寿命也就更长。

轻松扩容

当一个LoRaWAN网络需要增加容量时，通过增加Gateway即可，因为部署更多的Gateway，它附近的End Nodes将会提速，整个网络带宽得到显著提升。

4 安全

无线电天生容易被窃听，安全变得很重要，LoRaWAN是第一个提出双重加密的物联网。

应用层：LoRaWAN Server和End Nodes的应用数据，由AppSKey进行128AES加密和解密，即使网络操作员也无法窃听应用数据。

网络层：LoRaWAN Server和End Nodes的通信帧，由NwkSKey进行128AES加密和解密，它主要用于信息完整性校验和防止“伪节点”攻击。

LoRaWAN 端到端安全机制如上图所示，特别注意：网关只是透传，加解密是由节点和 server 分别完成。

5 低功耗

在mesh网络（如ZigBee）和蜂窝网络（如手机每1.5秒与网络同步），都有唤醒同步的机制，即间歇性侦听，是否有数据帧到来；这将消耗额外的电能。

LoRaWAN的End Nodes Class A（应用最广）是异步通信，即，仅当它需要发送数据时，才发起通信。异步通信，比同步通信，省去了唤醒侦听的电能。

6 一网络多网关

在LoRaWAN网络中，一个End Node的发送数据帧可以被多个Gateway接收，再转发给LoRaWAN Server。这样做的好处是，Server可以选择最佳（信号强度最大）的Gateway回复，并调整ADR。如果是移动的Node，从一个Gateway漫游到另一个Gateway，因为是同一个Server在管理，免除了复杂的移交工作，这给“定位”（如资产跟踪）提供更多的便利。

7 三类终端

LoRaWAN协议定义了三类终端，这样做的好处是，用户可以根据：应用场景、节能需求和唤醒时延，灵活地选择最佳的种类。更难得的是：协议允许End Nodes在运行中根据需要，进行Class A和B的切换。

类别	应用实体	优点	缺点
Class A	电池供电传感器	最佳节能	Server无法主动唤醒End Node
Class B	电池供电执行器	节能并唤醒时延可控	复杂，实现代价大
Class C	市电供电执行器	随时唤醒通信	耗能大

8 低成本

因为semtech公开了Gateway和End Nodes的硬软件设计，这极大地降低了开发成本。借用Brooks大师（经典名著《人月神话》的作者）的名言----“复用技术，是降低错误，提高生产力的最佳途径”。

LoRaWAN工作在ISM免费频段，没有频段税费，让人们低成本部署一个私有物联网成为可能。

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