LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

近期,LPWAN等关键字在IoT领域引起热潮,加上LPWAN、LoRa、LoRaWAN三者名字看上去类似,不少人对这三个概念有所混淆。

所以我们今天就来扒一扒三者之间的区别和联系。

LPWAN或称LPN,全称为LowPower Wide Area Network或LowPower Network,指的是一种低功耗广域网络。

概括来讲,LPWAN具有如下特点:

✦双向通信,有应答

✦星形拓扑(一般情况下不使用中继器,也不使用Mesh组网,以求简洁)

✦低数据速率

✦低成本

✦非常长的电池使用时间

✦通信距离较远

LPWAN适合的应用:

✦IoT,M2M

✦工业自动化

✦低功耗应用

✦电池供电的传感器

✦智慧城市,智慧农业,抄表,街灯控制等等

LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

LPWAN、LoRaWAN、LoRa三者之间的关系

简单来理解,三者属于包含与被包含的关系。LPWAN的主要技术代表包括LoRa技术、NB-IOT技术、Sigfox技术等。

其中,LoRa是一种低功耗长距离无线通信技术,主要面向物联网或M2M等应用,是低功耗广域网(LPWAN)一种重要的无线技术。

而LoRa技术又包含LoRaWAN协议和LoRa协议。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议,而LoRa只是一个物理层的协议。

接下来,我们具体讲一讲LoRa与LoRaWAN的区别:

LoRaWAN与LoRa的关系

同样是因为名字类似,不少人将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层,但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲,LoRaWAN可以使用任何物理层的协议,LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433/868/915MHz等。

LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。派洛德的具备构架LoRa网络的能力,LoRa模块,网关,云平台都已经成熟。

LoRaWAN是什么

LoRaWAN是一个开放标准,它定义了基于LoRa芯片的LPWAN技术的通信协议。 LoRaWAN在数据链路层定义媒体访问控制(MAC),由LoRa联盟维护。 LoRa和LoRaWAN之间的这种区别很重要,因为Link Labs等其他公司在LoRa芯片的顶部使用专有的MAC层来创建更好的混合设计 - 在Link Labs案例中称为Symphony Link。

在最基本的层面上,像LoRaWAN这样的无线协议相当简单。LoRaWAN是一种星型或星型对星型拓扑结构,因为在保持电池电量并增加通信范围方面的优势,所以普遍认为它比网状网络更好。

LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

具体而言,星型拓扑通过网关将消息中继到中央服务器,每个末端节点将数据传输到多个网关。然后网关将数据转发到网络服务器,在网络服务器上执行冗余检测,安全检查和消息调度。

这种设计的两个明显优势在于:

1. 更简单的跟踪:由于终端节点向多个网关发送数据,因此不需要网关到网关的通信。 这简化了终端节点移动跟踪应用的逻辑。

2. 更好的公共网络:这种不对成的关系让中央服务器来解决碰撞问题,所以LoRaWAN可能更适合部署在公共网络。

LoRaWAN如何工作?

在最基本的层面上,像LoRaWAN这样的无线协议相当简单。

LoRaWAN是一种星型或星型对星型拓扑结构,因为在保持电池电量并增加通信范围方面的优势,所以普遍认为它比网状网络更好。

LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

具体而言,星型拓扑通过网关将消息中继到中央服务器,每个末端节点将数据传输到多个网关。

然后网关将数据转发到网络服务器,在网络服务器上执行冗余检测,安全检查和消息调度。

LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

上图显示了LoRaWAN的主要运行过程。

顶栏显示网关是否正在传输。 (橙色表示正在传输;蓝色不在传输。)

底部显示接收器通道,几乎所有的LPWAN系统(包括LoRaWAN)都有多个接收通道,大多数LoRaWAN系统可以在任意数量的频率通道上同时接收八条消息。

LoRaWAN的A类、B类、C类

LoRaWAN有三个同时操作的类。

A类是异步的,这意味着终端节点不会等待特定的时间与网关通话,而是只在需要时进行传输,在此之前一直处于休眠状态。

只要一个节点完成传输,另一个节点立即开始。

在沟通方面没有任何差距,纯阿罗哈网络的理论最大容量约为此最大值的18.4%。

这主要是由于碰撞,因为如果一个节点正在发射并且另一个节点醒来并决定使用相同的无线电设置在相同的频道中发射,则它们将发生冲突。

B类允许将消息发送到电池供电节点。

每128秒,网关发送一个信标。所有LoRaWAN基站都同时发送信标消息,因为它们从属于一个脉冲每秒(1PPS)。

这意味着每个在轨轨道上的GPS卫星都会在每秒开始时传输一条信息,从而让世界各地的时间同步。

所有B类节点在128秒周期内被分配一个时隙,并被告知何时收听。

C类允许节点持续监听,并可随时发送下行消息。

这主要用于交流供电的应用,因为它需要耗费大量的精力来保持节点始终保持清醒地运行接收器。

总结

综上所述,面对类似于LoRa和LoRaWAN这样容易混淆的名词,其实只要系统梳理一下就可以发现其中的区别。

LoRa无线物联网网关设备制造商下表总结了两者的三个主要特性:

LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系
LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

结合上图,用最简单的公式,你可以这么理解:

LoRa = PHY Layer

LoRaWAN or Symphony Link = MAC Layer

LoRa + LoRaWAN = LPWAN

会议推荐

由中国通信学会、中国电子学会联合主办的“2018年全国物联网技术与应用大会”定于2018年11月29日-12月1日浙江杭州之江饭店召开。中国电子学会物联网专家委员会、北京易特创芯科技有限公司(EETOP)将于

2018年在12月1日上午联合承办大会分论坛:物联网LPWAN及边缘技术高峰论坛。

LPWAN、LoRa、LoRaWAN的区别与联系

点击阅读原文查看会议详情及会议邀请函


分享到:


相關文章: