一、LoRaWAN 網絡架構 LoRaWAN 網絡架構 一個 LoRaWAN 網絡架構中包含了終端、網關基站、NS(網絡服務器)、應用服務器這四個部分。網關基站和終端之間采用星型網絡拓撲,由于 L
發布時間:2021-08-11 14:13:19

1、LoRa是什么

LoRa(long range的縮寫)是一種由chirp擴頻(CSS)技術發展而來的擴頻調制技術。是一種遠程、低功耗的無線平臺,已成為全球物聯網(IoT)網絡的無線傳輸技術。


2、LoRa技術的特點


LoRa技術的特點

LoRa是專門設計用于物聯網無線傳輸的流行技術之一,LoRa網絡規范有LoRa物理層技術(非開放技術由semtech提供)和LoRAWAN(MAC多媒體接入層)開放層協議。


3、LoRaWAN是什么?

LoRaWAN網絡

LoRaWAN是 LoRa聯盟推出的一個基于開源的MAC層協議的低功耗廣域網(Low Power Wide Area Network, LPWAN)標準。這一技術可以為電池供電的無線設備提供局域、全國或全球的網絡。


LoRaWAN的網絡實體分為四個部分: 終端節點、網關、LoRaWAN服務器和用戶服務器。

  • End Node: 終端節點一般是各類傳感器,進行數據采集,開關控制等。

  • Gateway: LoRa網關,對收集到的節點數據進行封裝轉發。

  • NetworkServer:主要負責上下行數據包的完整性校驗。

  • ApplicationServer: 主要負責OTAA設備的入網激活,應用數據的加解密。

  • CustomerServer: 從AS中接收來自節點的數據,進行業務邏輯處理,通過AS提供的API接口向節點發送數據。

3.1 LoRa協議層次

LoRa協議層次

Application,MAC,Modulation,其中Application為應用層,用戶自定義的基于LoRaWAN技術的應用程序、軟件接口等。常見的LoRaWAN協議即為LoRaMAC協議,協議定義的終端類型有ClassA、ClassB、ClassC三種類型。


Class A

Class A

雙向(雙工)通信終端設備。終端設備允許雙向通信,即可以理解成全雙工通信。每個終端設備的上行傳輸會伴隨到兩個下行接收窗口。終端設備的傳輸通道是基于其自身通信要求,微調是基于一個隨機的時間基準(ALOHA協議)。A所屬的終端設備在應用時功耗最低。


Class B

Class B

具有預設接收通道的雙向通信終端設備。這類設備會在預設時間中開放剩余的接收窗口,為了實現該目的,終端設備會同步從網關接收一個Beacon,通過Beacon將基站與模塊的時間進行同步。通過這種方式使服務器清楚終端設備正在接收數據。


Class C

Class C

具有最大接收通道的雙向通信終端設備,這種終端設備持續開放接收窗口,只在傳輸時關閉。


4、星型拓撲結構

星型拓撲通過網關將消息中繼到中央服務器,每個末端節點將數據傳輸到多個網關。然后網關將數據轉發到網絡服務器,在網絡服務器上執行冗余檢測,安全檢查和消息調度。


優勢:

  • 跟蹤簡單。由于終端節點向多個網關發送數據,因此不需要網關到網關的通信。

  • 公共網絡。這種沒配套成對的關系,讓中央服務器來解決沖突問題。更適合布署公共網絡。

5、LoRa中繼組網

當LoRa設備在實際應用時,有的因為傳輸距離不夠,又要保持網絡連接通暢,確保數據正常收發。此時就有中繼組網的方式來解決通信距離不夠的問題。

LoRa中繼組網

中繼組網,可以理解成“橋接”的方式,因為距離太遠,不能一次完成數據的正常收發。在其發送和接收中間配置一臺設備,將此設備配置成中繼模式,此時就將之前太遠的距離拆分兩部分,實現完美的數據傳輸“橋接”功能。


在中繼過程中,只需要將兩者的地址,設置融入到“橋接”者設備中,即兩者的地址可以采用高低字節合成的方式,最終實現兩者的無線橋接網絡通信建立成功。

LoRa中繼過程

中繼可以分成一級中繼、二級中繼、三級中繼. . . 多級中繼。按照此中繼方式,理論上可以無限制距離傳輸數據。


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