LoRaWAN®凭什么征服物联网？5大核心优势颠覆传统认知！

近年来，低功耗广域网络协议兴起，有助于通过互联网连接物联网设备。其中一种协议称为LoRaWAN®。在本文中，我们将研究其特性、架构、类型、用例以及对物联网领域的贡献。

物联网（IoT） 被定义为由相互关联的计算设备、机械物体和数字机器组成的系统，这些设备能够在不需要人机交互的情况下通过网络传输数据。

典型的物联网网络根据不同的标准运行，将它们组合成一个网络并非易事。尽管物联网生态系统中使用了许多网络协议，但如今很少有协议能脱颖而出。

例如，LoRaWAN®是一种低功耗广域网络协议，旨在将物联网设备连接到互联网，并管理终端节点设备与网络网关之间的通信。

LoRaWAN®由模拟和混合信号半导体供应商Semtech于2015年发明，在高效构建和管理物联网解决方案方面开辟了一片天地。智能城市和工业领域更青睐LoRaWAN®，因为该技术功耗极低。

LoRaWAN®的特性

LoRaWAN®是安全的，并在所有传输中部署了128位加密——这一概念类似于蜂窝网络和VPN。在平坦地区，它的通信范围可达30公里且无中断，在城市化程度更高的地区则可达3公里。

LoRaWAN®的能耗极低。这意味着基于物联网的传感器可以持续运行数十年。这就是业务连续性！此外，该技术可以在全球范围内的免执照无线电网络上运行。用户无需向运营商付费即可继续使用该网络。它是免费的。

LoRaWAN®如何工作？

LoRaWAN®的功能相当简单。它基于蜂窝网络技术构建。设备具有一个与网关或本地中央集线器连接的模块。

该网关充当设备与服务器之间的 conduit（管道）——后者使用互联网与网关通信，并指示其与物联网设备进行交互。

服务器负责删除重复的数据包、执行安全检查以及确认数据安全。此外，LoRaWAN®的星型架构（由四个网关和一个节点组成）中的节点不会监听来自其他节点的消息。

它们大部分时间都处于非活动状态，从而降低了能耗。例如，如果有四个网关和一个节点，后者会盲目地向无线电频谱传输。任何足够近的网关都可以接收传输并将其上传到云端。

同样，如果所有网关都接收到同一条消息，云端会选择一个网关在固定时间做出响应。消息一旦送达，LoRaWAN®中的节点就可以请求接收确认。

LoRaWAN®网络的优势

LoRaWAN®是无线数据通信物联网技术LoRa®的系统架构和通信协议，能够实现安全可靠的通信，并为数据包添加头部信息。以下是LoRaWAN®的主要优势：

1. 部署更快

LoRaWAN®处理的带宽较少。因此，对于传输性能差且不一致的实用物联网部署而言，它是一个显而易见的选择。

2. 低功耗意味着电池寿命更长

LoRaWAN®的电池消耗不成问题，物联网传感器电池在耗尽之前可以使用数年。它们由单节纽扣电池供电。这对于部署在偏远或偏僻地点、几乎无需人工干预的传感器而言非常理想。

3. 范围更广

在LoRaWAN®上运行的低功耗物联网传感器的通信范围令人称赞。在农村地区，它可以提供长达15公里或更远的长距离通信，在城市地区则可达5公里。LoRaWAN®网络可以提供深入的室内覆盖，轻松覆盖多层建筑。这就是范围！

4. 架构简单

得益于其星型架构，单个LoRaWAN®网关设备可以处理数千个节点或终端设备。尽管数量庞大，但由于其架构简单，该技术可以轻松实施和维护。

5. 安全性高

LoRaWAN®使用AES-128加密确保应用服务器和终端设备之间的安全通信。

LoRaWAN®的局限性

尽管LoRaWAN®具有诸多优势，但它并不适合所有物联网设备或系统。因此，如果您计划使用它，就需要了解其缺点：

对于涉及大数据负载或对抖动和低延迟有严格限制的应用而言，它并不受欢迎。
由于LoRaWAN®可以在免执照的无线电网络上运行，您可能会在频率上受到干扰。数据速率也可能低于平均水平。无论出于何种原因，LoRaWAN®并不能保证每次都能提供卓越的体验。
尽管您无需为使用网络向运营商付费，但GSM运营商需要向各自政府支付高昂的执照费才能使用这些频率。如果您计划采取同样的做法，那么LoRaWAN®对您而言可能并不是一个廉价的选择。
在LoRaWAN®中，设备使用硬编码密钥与网络通信。尽管这种安排便于连接，但安全性较低。
LoRaWAN®的类别：A、B、C
LoRaWAN®包含三个同时运行的类别。在下一节中，我们将详细研究所有三个类别。让我们开始：

1. A类

它是一个简单的ALOHA系统，因为它是完全异步的。这意味着终端节点无需在指定时间内等待与网关通信。相反，节点可以在需要时随时进行广播，然后进入“睡眠”模式，直到下次需要时为止。这就是LoRaWAN®功耗较低的原因。

2. B类

该系统适用于电池供电的节点。网关每128秒传输一次信标。由于所有LoRaWAN®基站都围绕一个每秒脉冲时钟运行，因此它们会同时发送信标消息——在每秒开始时发送。这就是轨道上的每颗GPS卫星发送消息的方式，从而实现了全球时间同步。

3. C类

这个很简单。该系统允许节点随时持续监听并发送下行链路消息。C类通常用于交流供电的应用程序，因为它需要消耗大量能量来保持节点完全唤醒并运行接收器。

LoRa与LoRaWAN®的区别

在讨论两者的相似性之前，我们必须先研究LoRa技术。您可能会问，LoRa是什么？LoRa代表“远距离无线电”，它主要针对物联网和M2M网络。

该技术使公共或多租户网络能够连接在同一网络上运行的各种应用程序。它旨在标准化LPWAN，并在多个全国性网络之间提供互操作性。

LoRaWAN®的用例

随着时间的推移，LoRaWAN®已在许多行业的物联网应用中找到用武之地。以下是您必须了解的LoRaWAN®的8大用例：

1. 设施管理

现在，物业或设施经理以及房主可以通过实施基于LoRaWAN®的创新物联网建筑解决方案，以最低的基础设施和维护费用，提高各自机构的效率并降低成本。

他们可以控制运动检测、房间占用情况、智能水表、CO/CO水平监测、温度和湿度监测等。

2. 医疗保健

LoRaWAN®连接的物联网设备可以监测高危患者或医疗系统，从而确保患者的健康和安全绝不打折。

借助该技术，可以可靠地监测医院患者、表现优异的高水平运动员、老年护理患者以及任何可能需要实时健康支持的人的生命体征。这使医生和医疗服务提供者的工作效率大大提高。

3. 公共安全

我们生活在一个对公共安全和保障的需求达到前所未有的高度的时代。基于物联网网络的解决方案使急救人员能够减少危险并优化个人安全。这包括可穿戴物联网设备，如带有紧急按钮的身份证件或系统，可以发送带有用户位置的SOS信号。

由于LoRaWAN®具有低功耗、低成本和一致的性能，因此它在这个繁忙的行业中的表现非常出色。

4. 空间利用

大流行病推动了远程办公的概念，因此许多公司大楼和城市地区的办公空间在很长一段时间内都无人使用。繁荣地利用和安排空间已成为公司的物流噩梦。

支持LoRaWAN®的物联网设备可以实时了解可用或空闲的空间，并确保人们在需要时能够无障碍地使用工作空间。

5. 自然灾害

配备LoRaWAN®网络的设备和网关可以记录并实时发布环境因素数据以供分析。该技术可以帮助在灾害发生前识别问题，并帮助保护民众免受环境威胁。

6. 农业

全球各地的农民正在迅速意识到使其牲畜、作物产量和设备可视化、分析并做出更明智决策的重要性。借助支持LoRaWAN®的物联网设备，他们可以更好地监测和管理作物。

此外，他们还可以获取有关阳光照射的数据，提供适量的肥料，并为作物保持有利的温度。LoRaWAN®使农业变得高效。

7. 物流和运输

由于基于LoRaWAN®的物联网设备，供应链管理变得更加高效。话虽如此，物流公司可以高效地跟踪高价值资产，包括运输中的资产。此外，由于LoRaWAN®在更远距离上提供的卓越服务，可以轻松跟踪偏远地理区域和恶劣环境下的运输车辆。

8. 车队管理

使用LoRaWAN®的物联网车队监控解决方案可以通过使车队在道路上行驶更长时间、提高安全性和改善燃油里程来为公司节省资金。此外，LoRaWAN®提高了对维护问题的可见性，并提高了整体运营效率。

LoRaWAN®的物联网连接：概述

LoRaWAN®将物联网传感器连接到云端，并实现实时数据通信和分析，可用于提高生产力和效率。由于这些网络能够跨长距离传输数据，因此它们对无线传感器非常有用。

LoRaWAN®传感器还包括高性能链路余量，可以接收低于射频（RF）噪声底的信号。LoRaWAN®通过实现通信，彻底改变了物联网，这让人着迷。

LoRaWAN®支持的物联网应用类型

LoRaWAN®是一项令人兴奋的技术，可用于智能停车和其他智能城市应用，如废物管理、交通控制、CO2/CO监测等。它可以用于从更远距离控制家中连接的物联网设备、物流应用、智能仪表、公共安全设备以及部署在工厂和车间的工业物联网（IIoT）系统。

换句话说，LoRaWAN®非常适合不同的物联网解决方案，并为当前的连接解决方案（如WiFi或蜂窝网络）提供了更好的替代方案。

总结

如果您已经读到这里，您会同意LoRaWAN®是一项革命性的通信技术，尽管存在一些缺点，但它正在全球和各个领域掀起波澜。

目前，有70多家网络运营商在100多个国家/地区提供LoRaWAN®物联网安装服务。硬件供应商、物联网技术供应商、硬件供应商、开发人员和电信提供商都更青睐它。