物联网关键技术(物联网关键技术研究)

点击:发布日期:2021-10-21 09:01

在多年前发的一篇文章《5分钟搞清楚LoRa技术是什么 》,曾经介绍过一种在物联网领域应用非常广泛的无线通信技术——LoRa。

LoRa是一种应用在无线通信的调频通信技术。2009年一家叫做Cycleo的法国公司设计出一种优异的扩频通信算法。后来该公司被美国的Semtech(升特)公司收购,并于2013年推出LoRa芯片。

LoRa技术的特点是:低功耗、抗干扰强、通信距离远。LoRa的通信距离在城镇可达2-5 Km , 郊区可达15 Km。LoRa网关和LoRa节点可以组成一个覆盖几公里范围的局域网。

物联网关键技术:LoRaWAN组网技术

LoRa网关和LoRa节点组成局域网

那么如果要用LoRa技术组成一个覆盖范围更大的广域网的话,就需要用到本文介绍的LoraWAN技术。

LoRaWAN组网技术

多个LoRa网关通过TCP/IP协议连接到云端,实现网关之间的通信,就可以实现更大范围内节点之间的相互通信。

物联网关键技术:LoRaWAN组网技术

LoRaWAN组网

LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。LoRaWAN在协议和网络架构的设计上,充分考虑了节点功耗,网络容量,QoS,安全性和网络应用多样性等几个因素。

物联网关键技术:LoRaWAN组网技术

LoRaWAN协议架构

一个LoRaWAN网络架构中包含了终端、基站、网络服务器和应用服务器四个组成部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑,由于LoRa的长距离特性,它们之间得以使用单跳传输。

物联网关键技术:LoRaWAN组网技术

LoRaWAN网络架构

终端节点可以同时发给多个基站。基站则对NS和终端之间的LoRaWAN协议数据做转发处理,将LoRaWAN数据分别承载在了LoRa射频传输和Tcp/IP上。

LoRaWAN技术受到很多公司的重视。阿里云的Link WAN物联网络管理平台,腾讯云的LPWA 物联网络,两者都是基于LoRaWAN的广域物联网络。

LoRaWAN产业生态

由于LoRa技术本身并没有规定如何建立LoRa广域网,为了各家厂商产品相互兼容性,由思科(Cisco)、IBM和升特(Semtech)等多家厂商共同发起创立了LoRa联盟。

物联网关键技术:LoRaWAN组网技术

LoRa联盟也有很多国内厂商参与

LoRa产业生态包括了设备厂商、网关厂商、网络服务器厂商以及应用服务器厂商。其中产业链设备环节,芯片制造商只有升特一家。

物联网关键技术:LoRaWAN组网技术

根据LoRa联盟在2017年的数据:当时有34个公开声明部署的网络,至少150个城市在进行试点部署。目前世界上有50多个LoRaWAN网络运营商,覆盖超过100个国家,超过350多个城市完成了网络部署。

在2016年1月28日,中兴与LoRa联盟的发起者Semtech在深圳总部签署了战略合作协议,并与近20家合作厂商共同发起建立中国LoRa应用联盟(China Lora Application Alliance),简称CLAA,中文名为“克拉”。

中兴已部署了三个公开网络:覆盖整个贵州省的贵州中安云网、覆盖西安北林区的陕西广电网络以及广州中国科学院计算机网络信息中心网络覆盖广州南沙区,覆盖面积803平方千米。

总结

LoRa技术使用的是免授权频段,任何公司都通过LoRaWAN技术实现大规模组网,低成本建设类似中国移动等运营商的基础设施。这也是包括阿里、腾讯在内的互联网公司如此重视LoRaWAN技术的原因。

由于工信部发布的《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》对LoRa的发射功率、发送数据的时长都做了限制,因此LoRaWAN的能力在国内也受到了一定程度的限制。因此国内三大运营商不会推广LoRaWAN技术。

2016年6月,华为力推的NB-IoT标准受到国内三大运营商的一致采纳,三大运营商和华为将会力推NB-IoT低功耗技术的应用,NB-IoT技术与LoRa技术形成长期竞争关系,参考前文《5分钟看懂NB-IoT技术 》。

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