LoRaWAN总结

这是一篇关于LoRaWAN总结的思维导图，凡是符合lorawan网络协议标准的终端设备接入lorawan网络就可以在lorawan服务器上访问到这个设备，进行监控、控制等操作，可类比物联网终端设备通过TCP/IP协议接入物联网云平台进行监控或控制。

lorawan

• lora是什么
  • lora是一种无线通信的调制技术，可类比成以太网最底层物理层技术，如dm9000网卡芯片
  • lora优势：长距离、低功耗、低成本
• LoraWan
  • 是什么？
    • 1.lorawan是一种低功耗广域网（LPWAN）协议标准，可类比成互联网的TCP/IP协议
    • 2.凡是符合lorawan网络协议标准的终端设备接入lorawan网络就可以在lorawan服务器上访问到这个设备，进行监控、控制等操作，可类比物联网终端设备通过TCP/IP协议接入物联网云平台进行监控或控制
  • 典型的lorawan网络有四类设备
    • 终端设备
      • 具有lora调制技术并符合lorawan网络技术标准的嵌入式终端设备
      • 主要功能：负责数据采集上报、下行数据接收控制
      • 开放方式：MCU接一个lora无线模块，再加入lorawan协议栈
      • 注意：终端设备只能跟网关通信
      • 类比：可类比成物联网的终端设备
    • 网关
      • 具有多通道接能力（二三十块能买到的模块只能单通道接收），并符合lorawan网络协议标准的设备
      • 主要功能：负责转发终端设备和网络服务器的数据
      • 开放方式：高性能SOC对接接一个具有多通道接收能力的lora模块在linux平台上进行开发
      • 注意：网关设备跟服务器是通过以太网通信的
      • 类比：可类比成以太网中的路由器
    • 网络服务器
      • 符合lorawan网络协议标准的服务器
      • 主要功能：管理lorawan网络
      • 类比：以太网中的运营商服务器
    • 应用服务器
      • 主要实现终端设备：数据呈现、及控制
  • 终端端设备分为三类
    • A类设备
      • 只上行数据，上行完就睡眠了
      • 适用场景：电池有限，很长时间不需要更换电池
      • 非常节能
    • B类设备
      • 基于A类设备已有的功能，还提供了一个窗口期内可接收下行发来的数据对设备做一些控制，其他时间处于睡眠，所以需要很精确的时间同步技术
      • 适用场景：电池有限，尽量控制功耗的情况下对终端设备做一些非实时性的控制
      • 一般节能
    • C类设备
      • 基于A类设备已有的功能，上行完数据后一直处于接收下行数据状态
      • 适用场景：电池很大或非电池持续供电，不怎么考虑功耗情况下需要对设备频繁进行控制
      • 相对于三类设备最不节能了
  • 自动速率调整（ADR）
    • LoRa网络允许终端设备逐一使用所有可用的数据速率。LoRaWAN协议根据该特性对静态终端的数据速率进行调整优化，这就是数据速率自适应(ADR)。
    • ADR可用时，网络会对速率进行优化，使其使用的数据速率尽可能快。这样可以延长终端的电池寿命、充分利用网络带宽。
    • 实现大概：根据收到的rssi（信号值）、snr（信噪比）通过一些列计算不断尝试减小/增大发设备功率和减小/增大传输速率
  • 防冲突机制
    • lorawa为了考虑低功耗情况采用的防冲突机制是：ALOHA协议，节点上行频率是“随机”选择 8 通道中的一个（因为网关可以同时接收来自8个不同信道的数据）
    • 原理：只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则重发。
    • 重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。优点：简单易行。