上期我們講了lora技術(shù)物理層的特點(diǎn)，這期我們來(lái)講解剩下的什么是lorawan協(xié)議、lora網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署、lora的應(yīng)用案例以及l(fā)ora安全性與隱私保護(hù)四個(gè)部分中的lorawan協(xié)議。
Lorawan（Long Range Wide Area Network）是一種專為低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）設(shè)計(jì)的開放標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，主要用于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備。它使用LoRa調(diào)制技術(shù)作為物理層，而lorawan作為Mac層。由于lora技術(shù)利用線性調(diào)頻擴(kuò)頻信號(hào)傳輸方式，因此能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、低功耗和高抗干擾的數(shù)據(jù)傳輸，使用lorawan協(xié)議的設(shè)備具有以下6個(gè)特點(diǎn)。
由于lorawan使用了lora技術(shù)作為物理層進(jìn)行傳輸，因此能夠提供顯著超過(guò)一般無(wú)線調(diào)制傳輸技術(shù)（如FSK、GFSK等）的通訊距離，在城市、森林等復(fù)雜環(huán)境中可達(dá)到數(shù)公里，而在郊區(qū)、戈壁等視野開闊地帶，甚至可以覆蓋十幾公里以上，非常適合在智慧路燈，智慧城市等應(yīng)用場(chǎng)景下使用。
Lorawan使用的lora傳輸技術(shù)針對(duì)電池供電的需求進(jìn)行了優(yōu)化，具有長(zhǎng)時(shí)間休眠和短暫?jiǎn)拘训臋C(jī)制，能夠在數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)喚醒接收數(shù)據(jù)，發(fā)送完數(shù)據(jù)后進(jìn)入休眠，允許終端節(jié)點(diǎn)可以在極低的功耗下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，非常適合使用電池供電的傳感器網(wǎng)絡(luò)。
Lorawan網(wǎng)絡(luò)是由終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及應(yīng)用服務(wù)器組成的。其中終端節(jié)點(diǎn)是Lorawan網(wǎng)絡(luò)中最基本的組成部分，通常由傳感器和執(zhí)行器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成。這些設(shè)備使用LoRa調(diào)制技術(shù)進(jìn)行長(zhǎng)距離、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸。
而LoRa網(wǎng)關(guān)則是作為連接物理層（LoRa）與網(wǎng)絡(luò)層（IP網(wǎng)絡(luò)）之間的橋梁。它接收來(lái)自多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的LoRa信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)以太網(wǎng)或4G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。得益于LoRa調(diào)制技術(shù)的多址接入機(jī)制和良好的信道編碼效率，LoRa網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍廣，并且可以同時(shí)處理多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器也是Lorawan協(xié)議重要的一環(huán)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器負(fù)責(zé)管理和維護(hù)整個(gè)Lorawan網(wǎng)絡(luò)，能夠解碼和驗(yàn)證從網(wǎng)關(guān)接收的Lorawan協(xié)議數(shù)據(jù)包，對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)、激活、密鑰管理及安全認(rèn)證進(jìn)行處理并將處理后的Lorawan協(xié)議數(shù)據(jù)路由到正確的應(yīng)用服務(wù)器。此外，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器還能優(yōu)化頻譜資源利用，對(duì)數(shù)據(jù)速率、頻道進(jìn)行選擇分配。
最后，應(yīng)用服務(wù)器專注于實(shí)現(xiàn)特定業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)分析，對(duì)接收到的終端數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。它提供了API接口給上層應(yīng)用程序或者用戶界面，允許用戶監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、控制設(shè)備行為以及分析收集到的數(shù)據(jù)。
在Lorawan網(wǎng)絡(luò)中，終端設(shè)備使用單跳和多跳的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行處理和路由，最后應(yīng)用服務(wù)器將數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理并顯示到用戶界面。
Lorawan協(xié)議定義了多種設(shè)備類別（Class A、Class B、Class C），每種類別具有不同的通信策略和能耗特性，以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。A類設(shè)備能夠雙向通信，并且發(fā)送數(shù)據(jù)后自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，在預(yù)設(shè)的時(shí)間窗口監(jiān)聽(tīng)來(lái)自服務(wù)器的回應(yīng)。B類設(shè)備除了擁有A類特性以外，還增加了定期接收窗口，以用于定時(shí)同步和上行鏈路命令。C類設(shè)備則始終保持對(duì)下行鏈路的監(jiān)聽(tīng)，提供更快的響應(yīng)時(shí)間，對(duì)比其他類型，C類設(shè)備功耗相對(duì)較高。
Lorawan協(xié)議采用了AES-128加密算法確?？罩袛?shù)據(jù)的安全傳輸，即使被有心人截取也很難解密出其中的數(shù)據(jù)，并且lorawan還具有網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證和消息完整性校驗(yàn)功能，保證了LoRa通信的安全性和隱私保護(hù)。
Lorawan協(xié)議部署靈活主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1、頻譜靈活。Lorawan模組可以運(yùn)行在全球多個(gè)免許可頻段上，如歐洲的868 MHz、美國(guó)的915 MHz以及其他許多國(guó)家和地區(qū)的相應(yīng)頻段。這種頻譜的靈活性使得Lorawan網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)所在地區(qū)的法規(guī)要求靈活部署。
2.、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活。Lorawan網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)允許在各種地理環(huán)境中輕松部署，無(wú)論是在密集的城市環(huán)境還是廣闊的農(nóng)村地區(qū)，都能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)備布局和網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
3、私有和公共網(wǎng)絡(luò)部署。Lorawan網(wǎng)絡(luò)既可以由運(yùn)營(yíng)商提供公共服務(wù)，也可由企業(yè)自行建立私有網(wǎng)絡(luò)。這給予了使用者極大的部署自由度，既可以享受到公有網(wǎng)絡(luò)的便利，也可以根據(jù)自身數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的需求定制私有網(wǎng)絡(luò)。
4、 模塊化和可擴(kuò)展性。Lorawan網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有很強(qiáng)的模塊化和可擴(kuò)展性，可以根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和預(yù)算需求，從簡(jiǎn)單的幾臺(tái)設(shè)備擴(kuò)展到包含數(shù)千乃至數(shù)百萬(wàn)臺(tái)終端設(shè)備的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，而且在擴(kuò)容過(guò)程中不需要對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)做大的改動(dòng)。
5、 易于部署和維護(hù)。由于Lorawan的傳輸距離遠(yuǎn)，減少了所需的基站數(shù)量，使得網(wǎng)絡(luò)部署成本較低，同時(shí)，設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)便捷，特別適合大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的部署。
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