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物联网中的LoRaWAN通信协议你了解吗?

LoRaWAN简介

LoRaWAN(Long Range Wide Area Network,长距离广域网)是由LoRa联盟推出的一种低功耗广域网标准,定义了网络的通讯协议和系统架构。该标准提供智能设备间的互联互通服务,无需复杂配置,便于用户、开   发者和企业灵活、快速部署物联网应用,适用于低速率和小数据传输的应用场景。

LoRa和LoRaWAN有什么区别?

LORA是一种远程、低功耗的无线通信技术。LORAWAN是LORA广域网的简称,是基于LORA技术的一种通信协议。

您可以在不使用LoRaWAN的情况下使用LoRa技术,但是功能和性能会受到限制。需要类似LoRaWAN的协议才能在LoRa之上构建大型网络。

简单地说,LoRa是物理层传输技术,可让您在设备之间交换信息。LoRaWAN是介质访问控制层(MAC)协议,但主要用作网络层协议,旨在用于设备到基础设施,并管理LoRaWAN网关和终端节点设备之间的通信。它增加了网络、路由、上行链路和下行链路调度,以优化电池使用,最重要的是提高了安全性。

LoRaWAN技术特色

  • 长距离

相对于Wi-Fi、蓝牙和Zigbee等无线技术,LoRaWAN技术实现了更远距离的覆盖。在建筑密集的城市环境,覆盖 范围2公里左右;在密度较低的郊区,覆盖范围可达10公里。

  • 低功耗

使用电池供电的LoRa终端,电池使用寿命可达10年,有效降低了用户的使用成本。

  • 免授权频段

LoRaWAN使用免费的ISM频段,包括433MHz、470MHz等,使用成本低。

  • 大容量

一个LoRa网关可以连接成千上万个LoRa终端。

  • 自建网络

用户可以根据需要,自行搭建LoRaWAN网络,无需运营商的介入。

网络构成

LoRaWAN网络由LoRa终端、 LoRa网关和物联网平台三个部分组成:

  • LoRa终端:负责采集温湿度、二氧化碳浓度和水位等数据的终端设备,通过LoRaWAN无线技术向LoRa网关上报数据。
  • LoRa网关:用来在LoRa终端和物联网平台间传递信息的中继设备。网关与物联网平台之间可以是以太网有线连接,也可以是3G/4G无线连接。
  • 物联网平台:负责对LoRa网关转发的终端数据进行处理及图形化展示,并对网关和终端进行管理。

LoRa终端

运行机制

LoRaWAN网络的运行机制如下:

  1. LoRa终端入网。

LoRa终端向物联网平台发送入网请求,物联网平台对终端进行入网校验,并向通过校验的终端设备发送响应消    息。入网成功的终端,可以将收集到的终端数据信息(例如温度、水位)上报给物联网平台。

  1. LoRa网关将终端收集到的数据信息上报到物联网平台。

网关通过GWMP(Gateway Message Protocol,网关消息协议)对数据信息进行封装,并将数据信息发送给物联网平台。物联网平台收到数据信息后解封装该信息,并向网关回复确认消息。

  1. 物联网平台通过LoRa网关向终端下发控制信息。

物联网平台通过GWMP对下发给终端的控制信息(例如信道、发送功率)进行封装,并将控制信息发送给网关。网关收到控制信息后解封装该信息,向物联网平台回复确认消息,并将解封装后的控制信息发送给终端。

物联网中的LoRaWAN通信协议技术介绍

典型应用

水位告警

部署在水面上的水位终端,可以探测水位的状态。当水位超过设定的水面高度时,水位终端就会触发告警,并将    告警信息通过网关转发给物联网平台。在物联网平台上可以通过图形化界面显示终端所在位置的水位状态、电压    和更新时间等统计信息,管理员可以足不出户了解每个位置的水位状态,及时做好防汛措施。

智慧停车

部署在车位上的地磁终端,可以探测车位的占用状态。当车位开始占用或者结束占用时,地磁终端就会将车位状 态信息通过网关转发给物联网平台。在物联网平台上可以通过图形化界面显示车位开始占用和结束占用的时间以 及车位状态统计等信息。停车场管理员可以实时掌握每个车位的状态,并且通过与第三方智能停车引导系统配合,将车位信息通过电子屏展示或者推送给车主关注的微信公众号,解决车主难找车位的问题。

物联网中的LoRaWAN通信协议技术介绍

智能抄表

部署在电表箱的电表终端,可以统计用电量,并按照设定的周期时间将采集的用电信息通过网关转发给物联网平台。在物联网平台上可以通过图形化界面显示指定用户群体的本日用电总量、本月用电总量和今日实时用量趋势等统计信息,同时还可以查看每个电表终端的用电统计信息。电表管理员可以实时掌握用电统计数据,摆脱了挨家挨户抄表的繁琐。

物联网中的LoRaWAN通信协议技术介绍

智慧井盖

部署在井盖下侧的井盖终端,可以探测井盖的倾斜状态,当井盖发生倾斜并达到设定的倾斜角度时,井盖终端就会  触发告警,并将告警信息通过网关转发给物联网平台。在物联网平台上可以通过图形化界面显示井盖终端的位置、  井盖倾斜度和更新时间等统计信息,维护人员可以远程实时了解井盖是否处于正常状态,方便管理与维护井盖。

智能插座

部署在智能插座上的终端可以检测并上报插座的状态信息。在物联网平台页面可以配置智能插座开启或者关闭的时  间段等信息,并将配置信息通过网关转发给智能插座,智能插座会根据收到的指令开启或者关闭。在物联网平台上  可以通过图形化界面显示智能插座的状态信息,方便管理人员进行实时的管控和维护。

本文由 @卤豆干 发布于弱电智能网 。

题图来自Unsplash,基于CC0协议

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